[发明专利]一种超材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超材料及其制备方法。

背景技术

超材料是指一些具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料。通过在材料的关键物理尺度上的结构有序设计，可以突破某些表观自然规律的限制，从而获得超出自然界固有的普通性质的超常材料功能。超材料的性质和功能主要来自于其内部的结构而非构成它们的材料，因此为设计和合成超材料，人们进行了很多研究工作。2000年，加州大学的Smith等人指出周期性排列的金属线和开环共振器（SRR）的复合结构可以实现介电常数ε和磁导率μ同时为负的双负材料，也称左手材料。之后他们又通过在印刷电路板(PCB)上制作金属线和SRR复合结构实现了二维的双负材料。

目前超材料的实现是在刚性PCB板上制作金属微结构完成，其中，基板材料所使用的绝缘材料主要有环氧树脂、聚四氟乙烯（PTFE）、聚酰亚胺等。使用环氧树脂、聚酰亚胺为基材，其介电损耗较大，影响整个超材料性能；而使用PTFE则成本高。

此外，热塑性树脂如聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯等的介电损耗小于0.001，而且成本低，是制备超材料的理想材料。

但由于热塑性树脂材料的表面极性较小，导致其表面粘结性较差，因此在覆铜后其与铜的结合差，无法满足要求。目前使用电镀的方式对聚苯乙烯（PS）表面进行覆铜，但电镀方式的成本高，废水废液多，污染严重。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种超材料及其制备方法，该制备方法能够解决基材与金属结合差的问题，同时制备得到的超材料介电常数和介电损耗低。

为解决上述技术问题，本发明采用的一种技术方案如下：提供一种超材料的制备方法，包括：在热塑性基材表面设置粘接层；加热使所述热塑性基材表面的粘接层熔化；将金属薄片贴覆在热塑性基材表面的熔融粘接层上；冷却使金属薄片与热塑性基材之间的熔融粘接层固化。

其中，在所述冷却的步骤之后包括：采用光刻或蚀刻的方式在金属薄片上形成金属微结构层。

其中，所述热塑性基材为聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）中的任意一种或两种以上的混合物。

其中，所述粘接层的材料为可热固化的树脂材料（包括环氧树脂、聚酰胺酸、氰酸酯等）或者热塑性聚氨酯弹性体橡胶（TPU）、聚氨基甲酸酯（PU）、乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）中的任意一种或两种以上的混合。

其中，所述加热过程的温度为100-250℃。

其中，所述热塑性基材的厚度为0.1~12mm，更进一步地，所述热塑性基材的厚度为0.5~4mm。

其中，所述粘接层的厚度为10~2000um，更进一步地，所述粘接层的厚度为20~200um。

其中，所述金属薄片的厚度为12~210um，更进一步地，所述金属薄片的厚度为12~70um。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一种技术方案如下：提供一种超材料的制备方法，包括：在热塑性基材表面设置粘接层；将金属薄片放置于热塑性基材表面的粘接层上；加热使所述金属薄片与热塑性基材之间的粘接层熔化；冷却使金属薄片与热塑性基材之间的熔融粘接层固化。

为解决上述技术问题，本发明采用的又一种技术方案如下：提供一种超材料，包括依序叠置的热塑性基材、可热固化的粘接层以及熔接于粘接层的金属微结构层。

其中，所述热塑性基材为聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、ABS中的任意一种或两种以上的混合物。

其中，所述粘接层的材料为可热固化的TPU热熔胶、PU热熔胶、EVA热熔胶中的任意一种或两种以上的混合。

其中，所述热塑性基材的厚度为0.1~12mm，更进一步地，所述热塑性基材的厚度为0.5~4mm。

其中，所述粘接层的厚度为10~2000um，更进一步地，所述粘接层的厚度为20~200um。

本发明的有益效果是：通过选用热塑性树脂作为基材，其介电损耗小，并且成本低，能够降低超材料的制备成本；并且通过在基材表面设置与金属薄片熔接的粘接层的方式，能够解决基材与金属结合差的问题，制备工艺简单，污染小，同时制备得到的超材料具有介电常数和介电损耗低的优点，能够很好的满足超材料的应用。

附图说明

图1是本发明的超材料的结构图；

图2是本发明超材料的制备方法的一种流程图；

图3是本发明超材料的制备方法的另一种流程图。

具体实施方式