[发明专利]一种大尺寸超材料的制备方法及超材料

说明书

技术领域

本发明涉及超材料技术领域，尤其涉及一种大尺寸超材料的制备方法及超材料。

背景技术

光，作为电磁波的一种，其在穿过玻璃的时候，因为光线的波长远大于原子的尺寸，因此我们可以用玻璃的整体参数，例如折射率，而不是组成玻璃的原子的细节参数来描述玻璃对光线的响应。相应的，在研究材料对其他电磁波响应的时候，材料中任何尺度远小于电磁波波长的结构对电磁波的响应也可以用材料的整体参数，例如介电常数ε和磁导率μ来描述。通过设计材料每点的结构使得材料各点的介电常数和磁导率都相同或者不同从而使得材料整体的介电常数和磁导率呈一定规律排布，规律排布的磁导率和介电常数即可使得材料对电磁波具有宏观上的响应，例如汇聚电磁波、发散电磁波等。该类具有规律排布的磁导率和介电常数的材料称之为超材料。

如图1所示，图1为构成超材料的基本单元的立体结构示意图。超材料的基本单元包括人造微结构2以及该人造微结构附着的基材1。人造微结构为人造金属微结构，人造金属微结构具有能对入射电磁波电场和/或磁场产生响应的平面或立体拓扑结构，改变每个超材料基本单元上的人造金属微结构的图案和/或尺寸即可改变每个超材料基本单元对入射电磁波的响应。优选地，人造微结构2上还覆盖有覆盖层3，覆盖层3、人造微结构2以及基材1构成超材料的基本单元。多个超材料基本单元按一定规律排列即可使得超材料对电磁波具有宏观的响应。由于超材料整体需对入射电磁波有宏观电磁响应因此各个超材料基本单元对入射电磁波的响应需形成连续响应，这要求每一超材料基本单元的尺寸小于入射电磁波波长的五分之一，优选为入射电磁波波长的十分之一。本段描述中，我们人为的将超材料整体划分为多个超材料基本单元，但应知此种划分方法仅为描述方便，不应看成超材料由多个超材料基本单元拼接或组装而成，实际应用中超材料是将人造金属微结构周期排布于基材上即可构成，工艺简单且成本低廉。周期排布即指上述人为划分的各个超材料基本单元上的人造金属微结构能对入射电磁波产生连续的电磁响应。

现有的超材料的制备方法是通过在刚性PCB或PS板上周期排布人造金属微结构，而现有的PCB板尺寸最大一般为560mm*1200mm。PCB板的加工尺寸主要受限于现有的PCB加工设备的尺寸限制。现有的应用于PCB加工的设备的加工尺寸一般为：水平线加工尺寸为24英寸(609.6mm)宽，长度不限；贴膜机加工尺寸为24英寸(609.6mm)宽，长度不限；自动曝光机加工尺寸为24英寸*30英寸(609.6mm*762mm)；手动曝光机加工尺寸为600mm*1200mm。

当需要制备大尺寸的超材料时，需要定制设备，加大了设备成本和维护成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不足，提出一种能加工大尺寸超材料的制备方法。其主要利用超材料为平板状的特性，将大尺寸超材料分割为小尺寸超材料，再通过拼板、压合等方式得到所需尺寸的超材料板。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，提出一种大尺寸超材料的制备方法，其包括括步骤：

S1：将周期排布于大尺寸超材料上的人造金属微结构所构成的拓扑图形划分为多个尺寸小于500*600毫米的子图形；

S2：根据拆分后的子图形制备具有人造金属微结构的子超材料板；

S3：将子超材料板拼板，拼板后的子超材料构成大尺寸超材料；在子超材料上下表面覆盖粘结材料同时在粘结材料另一表面分别覆盖封装材料，封装材料、粘结材料以及子超材料构成预叠超材料；

S4：将预叠超材料压合。

进一步地，步骤S2包括如下步骤：

S21：利用粘结剂并通过热压的方式将金属箔固定于基材上；

S22：将金属箔去除不需要的部分后，在基材上形成周期排布的人造金属微结构。

进一步地，步骤S21中，所述粘结剂为热熔胶，热压温度为60至120℃，热压压力为5至35kg/cm²，热压时间为15至80分钟。

进一步地，步骤S21中，所述粘结剂为环氧基粘结剂或丙烯酸基粘结剂，热压温度为200至280℃，热压压力为30至40kg/cm²，热压时间为60至120分钟。

进一步地，通过蚀刻方式将金属箔去除不需要的部分，所述蚀刻方式包括步骤：预贴干膜、曝光、显影、蚀刻、酸洗以及退膜。

进一步地，步骤S3中还包括在所述子超材料上形成多个第一定位孔，所述封装材料上对应于所述多个第一定位孔设置有多个第二定位孔。