[发明专利]一种人工电磁材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种新材料，更具体地说，涉及一种人工电磁材料。 

背景技术

人工电磁材料，俗称超材料，是一种能够对电磁波产生响应的新型人工合成材料，由基板和附着在基板上的人造微结构组成。由于人造微结构通常是由导电材料排布成的具有一定几何图案的结构，因此能够对电磁波产生响应，从而使人工电磁材料整体体现出不同于基板的电磁特性。 

介电常数是以绝缘材料为介质与以真空为介质制成同尺寸电容器的电容量之比值，其表示在单位电场中，单位体积内积蓄的静电能量的大小。介电常数表征电介质极化并储存电荷的能力。如果有高介电常数的材料放在电场中，电场的强度会在电介质内有可观的下降。在高介电常数材料中，电磁波波长很短，可以大大缩小射频及微波器件的尺寸。现有的材料绝大多数介电常数的变化范围都很小。 

现有的人工电磁材料通常采用工字形的人造微结构，具有这种结构的人工电磁材料其介电常数分布通常在关注的频率段内只产生一次协振，图1为具有工字形人造微结构的人工电磁材料其介电常数的仿真结果，可以看出它的介电常数变化范围比较小，且通常都是从一个比较大的值开始变化，在低损耗的情况下介电常数通常大于10。在某些应用场合，比如大规模集成电路以及天线制造中，需要从零开始变化的介电常数，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在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种人工电磁材料，该材料在一定的频段内具有较高的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：构造一种人工电磁材料，包括至少一个人工电磁材料片层，每个人工电磁材料片层包括两块相对的基板和附着在所述两块基板之间的至少一个人造微结构，每个人造微结构包括第一人造微结构1和第二人造微结构2，所述第一人造微结构1包括共交点的四个支路，任一所述支路的一端与所述交点相连，另一端为自由端，所述支路包括至少一个弯折部，任一所述支路以所述交点为旋转中心依次顺时针旋转90度、180度和270度后分别与其他三个支路重合；所述第二人造微结构2包括相互正交的工字形结构，交点为工字形结构的中点，在工字形结构的连接线上还成对设置有至少两个关于交点对称的线段。 

在本发明的优选实施方式中，所述第一人造微结构的弯折部弯折为直角。 

在本发明的优选实施方式中，所述第一人造微结构的弯折部弯折为圆角。 

在本发明的优选实施方式中，所述第一人造微结构的弯折部弯折为尖角。 

在本发明的优选实施方式中，所述第一人造微结构的任一支路的自由端连接有一线段。 

在本发明的优选实施方式中，所述第一人造微结构的任一支路的自由端与所述线段的中点相连。 

在本发明的优选实施方式中，所述人造微结构通过蚀刻、电镀、钻刻、光刻、电子刻或离子刻附着于所述基板上。 

在本发明的优选实施方式中，所述基板为陶瓷材料。 

在本发明的优选实施方式中，所述基板为高分子材料或者聚四氟乙烯。 

在本发明的优选实施方式中，所述基板为铁电材料、铁氧材料或者铁磁材料。 

实施本发明所述一种人工电磁材料，具有以下有益效果：该材料在一定的频段内具有较高的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，可以满足特定场合的应用。 

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是现有技术中人造微结构为工字形结构的人工电磁材料的介电常数特性曲线仿真示意图； 

图2是实施例所示的一个人工电磁材料片层的拆分结构示意图； 

图3是图2中一个人造微结构的结构示意图； 

图4是与图3具有相同形状但是不同尺寸的人造微结构的结构示意图； 

图5是当人造微结构为图3时人工电磁材料的介电常数特性曲线仿真示意图； 

图6是当人造微结构为图4时人工电磁材料的介电常数特性曲线仿真示意图； 

图7是人造微结构中的第一人造微结构的结构示意图； 

图8是人造微结构中的第二人造微结构的结构示意图； 

图9是第一人造微结构的可能结构示意图。 

具体实施方式

实施例一