[发明专利]一种新型超材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种材料，更具体地说，涉及一种新型超材料。

背景技术

超材料又称人工电磁材料，是一种新型人工合成材料，是由非金属材料制成的基板和附着在基板表面上或嵌入在基板内部的多个人造微结构构成的。基板可以虚拟地划分为矩形阵列排布的多个基板单元，每个基板单元上附着有人造微结构，从而形成一个超材料单元，整个超材料是由很多这样的超材料单元组成的，就像晶体是由无数的晶格按照一定的排布构成的。每个超材料单元上的人造微结构可以相同或者不完全相同。人造微结构是由金属丝组成的具有一定几何图形的平面或立体结构，例如组成圆环形、工字形的金属丝等。

由于人造微结构的存在，每个超材料单元具有不同于基板本身的电磁特性，因此所有的超材料单元构成的超材料对电场和磁场呈现出特殊的响应特性；通过对人造微结构设计不同的具体结构和形状，可以改变整个超材料的响应特性。

普通材料的介电常数随着频率的变化而变化，如图1所示，在低损耗的情况下介电常数通常大于10，且只有一个谐振峰。在某些应用场合，特别是大规模集成电路中，需要用到具有低介电常数的材料，这就需要介电常数可以从零开始变化，普通材料一般都不满足。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对现有技术不能使介电常数从零开始变化的上述缺陷，提供一种新型超材料，该材料在一定的频段内具有宽频高介电常数且在另一频段内具有由零开始逐渐增大的介电常数分布。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种新型超材料，该材料包括至少一个材料片层，每个材料片层包括基板和附着在基板上的人造微结构，基板虚拟地划分为多个阵列排布的基板单元，每个基板单元上附着一对人造微结构，每对人造微结构包括附着在所述基板单元上的形状不同的第一人造微结构和第二人造微结构；所述第一人造微结构与第二人造微结构为雪花型结构或者雪花型的衍生结构。

在本发明的优选实施方式中，所述雪花型结构包括相互正交的两个工字型结构，所述工字型结构包括相互平行的第一金属线和第二金属线，以及连接第一金属线和第二金属线的第三金属线，二者的第三金属线相交且相互垂直。

在本发明的优选实施方式中，所述两个工字型结构完全相同，且二者的第三金属线互相垂直平分。

在本发明的优选实施方式中，所述雪花型的衍生结构包括雪花型结构及其工字型结构第三金属线或者第三金属线的延长线上所连接的与第一、第二金属线平行的平行金属线。

在本发明的优选实施方式中，所述第一人造微结构为所述雪花型的衍生结构，且所述平行金属线成对出现，并关于所述工字型结构第三金属线的中点对称。

在本发明的优选实施方式中，所述雪花型的衍生结构包括雪花型结构及其工字型结构的第一金属线和第二金属线两端所连接的端部金属线。

在本发明的优选实施方式中，所述端部金属线为直线且向所述第三金属线延伸。

在本发明的优选实施方式中，所述端部金属线为弧线或者弯折线。

在本发明的优选实施方式中，所述第二人造微结构为所述雪花型的衍生结构，所述端部金属线向所述第三金属线中点延伸。

在本发明的优选实施方式中，相邻两第一金属线的端部金属线平行。

实施本发明所述的新型超材料，具有以下有益效果：该材料的介电常数在一定频段内由零逐渐增大，当我们需要在不同频段内用到介电常数由零逐渐增大的特性时时，只需要改变人造微结构的尺寸即可实现；这种在一定的频段内介电常数由零逐渐增大的材料，可以满足特定场合的应用需求。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是普通材料介电常数特性曲线；

图2是实施例中的新型超材料的结构示意图；

图3是图2所示材料中一个材料单元的结构示意图；

图4是实施例中第二人造微结构的结构示意图；

图5是实施例一中第一人造微结构的结构示意图；

图6是实施例一的磁导率特性曲线图；

图7是实施例一中第一人造微结构尺寸变大得到实施例二的结构示意图；

图8是实施例二的磁导率特性曲线图；

图9与图10是实施例中第二人造微结构的可能结构。

具体实施方式

本实施例提供一种新型超材料，包括至少一个材料片层，当具有多个材料片层时，这些材料片层沿垂直于其表面的方向堆叠到一起。