[发明专利]一种基于海胆状Ag@TiO2的左手材料

说明书

技术领域本发明涉及一种基于海胆状AgTiO₂的可见光频段左手材料，特别涉及结构为(ITO导电玻璃+PVA+AgTiO₂)+(PVA+ITO导电玻璃)或(普通玻璃+PVA+AgTiO₂)+(PVA+普通玻璃)的层状左手材料的制备方法，该材料在可见光波段中的多个单色光处有左手响应行为。

背景技术左手材料(Letf-handed metmaaterials，LHMs)是一种介电常数和磁导率同时为负的人工周期性结构材料，其电场分量、磁场分量和波矢满足左手定则，在其中传播的电磁波的群速度和相速度方向相反，所以它可以表现出很多反常的物理现象，如：反常多普勒效应，反常Chernekov辐射，负折射效应，以及完美透镜等。目前，微波段左手材料已日趋成熟，但是红外波段和可见光波段实现完全的左手材料还有很大的困难，尤其是现在的加工技术。一般的刻蚀技术不能达到光波段实现左手材料所需的单元尺寸，而对精密的刻蚀技术来说，无论是设备还是加工都需消耗非常高的成本，这对于一般的研究而言，是一个非常大的限制。用化学的方法来制备左手材料虽然不如刻蚀法有序度高，规整性好，但是，就制备可见光波段的左手材料而言，化学法的优势是显而易见的，如操作简单，设备工艺要求不高，费用低廉，节约资源，制备的单元尺寸小，结构精细等。我们采用流动沉积覆膜法和次序组合法制备了(ITO导电玻璃+PVA+AgTiO₂)+(PVA+ITO导电玻璃)或(普通玻璃+PVA+AgTiO₂)+(PVA+普通玻璃)的层状左手材料，括号内的部分为一个整体部分。其中，中间层颗粒采用表面包覆单质银层的分级海胆状氧化钛颗粒，制备采用的方法有溶胶-凝胶(S-G)法、溶剂热合成法以及化学镀法，粒径分布在500nm～1.2μm。这种制备方法材料易得、工艺简单、可以实现单一材料在可见光波段中多个单色光处的左手响应。

发明内容本发明的目的是提供一种基于分级的海胆状AgTiO₂左手材料的制备方法。这种制备方法是以透明的氧化铟锡导电玻璃(ITOG)或者普通玻璃(G)为基底，在基底上涂覆一层PVA薄膜，其中导电玻璃要涂覆在导电面上，自然条件下充分干燥。然后采用流动沉积覆膜法将已制备的AgTiO₂颗粒均匀的涂覆在PVA薄膜的表面，然后与采用上述方法制备的涂有PVA薄膜的ITOG或G组装成层状左手材料。

本发明中所涉及的原料中，首先是表面包覆银的分级海胆状氧化钛颗粒(AgTiO₂)的制备。其中，白色氧化钛颗粒的制备采用溶胶-凝胶(S-G)法和溶剂热合成法，原料为钛酸正丁酯(TBT)、四氯化钛水溶液，溶剂甲苯，其体积配比为(3.1～3.3)ml∶2ml∶13ml，其中四氯化钛浓度为25％，温度从室温升至150℃后恒温24h，其粒径的变化范围为500nm～800um。红褐色包覆单质银层氧化钛颗粒的制备，采用化学镀银的方法，还原剂为甲醛。原料为氧化钛颗粒、银氨溶液用量和甲醛溶液，其配料比为0.5±0.1g∶5ml∶5.1ml，其中，银氨溶液中硝酸银和水及氨水的配比为0.025g∶5ml∶(2～3)ml，甲醛溶液中甲醛和水的配比为0.1ml∶5ml。

本发明中所涉及的左手材料的制备中，首先，在ITOG或G上涂覆一层PVA薄膜，其厚度可以通过调节PVA浓度和基底倾斜角度来控制，PVA水溶液的质量浓度为3％，基底的表面与水平面夹角为20°～30°，均匀涂覆完毕后，基底与水平面呈70°～80°晾干；然后，将AgTiO₂分散到无水乙醇中，比例为0.01g∶10ml，并将分散好的悬浊液以流动沉积覆膜的方式均匀涂覆到PVA基底上，PVA基底与水平面夹角为20°～30°，每次涂覆完毕后，基底与水平面呈70°～80°晾干，根据透过率的不同，可重复此步骤；最后是层结构的有次序组合，按照次序(ITOG+PVA+AgTiO₂)+(PVA+ITOG)或(G+PVA+AgTiO₂)+(PVA+G)进行组合，括号内的部分为一个整体部分。见附图1。

附图说明

图1为制备的左手材料的示意图

图2为实施例第一步中制得的粒径分散度为500nm～800nm的AgTiO₂扫描电镜照片

图3为实施例一制得的(ITOG+PVA+AgTiO₂)+(PVA+ITOG)层状左手材料的透射曲线