[发明专利]一种超材料

说明书

技术领域

本发明涉及超材料领域，更具体地说，涉及一种负磁导率、响应频率低的超材料。

背景技术

超材料（metamaterial），又称人工电磁材料，是一种能够对电磁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为金属线排布成的具有一定几何图形的结构，因此能够对电磁产生响应，从而使超材料整体体现出不同于基板的电磁特性，具有特定的介电常数ε、磁导率μ或折射率n，而这些参数都是有关电磁波频率的函数，通常不为恒定值。

超材料技术在核磁共振成像（MRI）领域的应用得到了工业界，以及科研领域的高度关注。在MRI系统中，主磁场的大小和均匀性是一个很重要的技术指标。目前，出于成本和对人体安全性的考虑，由永磁体产生的低场（小于等于0.36T）MRI系统是一个重要的发展方向。在MRI系统中，射频线圈的频率正比于主磁场的大小，因此，在低场系统中（0.36T），激发线圈和接收线圈的频率只有15.3MHz。目前，磁导率为负的超材料能够增强磁共振成像产生的接收射频磁场。但是，在设计超材料结构时，满足负磁导率时的频率都远远大于15.3MH。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明采用在超材料人造微结构中串入贴片电感的方式降低了超材料磁导率为负时频率过大的问题，为了实现该目的，本发明采用以下技术方案：

一种超材料，包括非金属材料制成的基板和附着在基板上且成周期性排布的多个人造微结构，所述人造微结构由导电材料的走线形成，所述人造微结构包括开口环，以及至少一设置在所述开口环上的贴片电感，所述贴片电感串入所述开口环的所述走线中。

进一步地，所述贴片电感为叠层片式电感。

进一步地，所述贴片电感为偶数个，对称的分布在所述开口环开口的两侧。

进一步地，所述开口环为矩形开口环或者圆形开口环。

进一步地，所述开口环自所述开口环的两端端点分别向环内蛇形弯曲延伸的两根弯曲线，所述两弯曲线互不相交且不与所述开口环相交。

进一步地，所述弯曲线的走线间距等于线宽。

进一步地，所述开口环为近“凹”字形开口环，包括矩形开口环和自所述矩形开口环的两端端点向环内延伸的一对平行线。

进一步地，所述人造微结构在所述基板上成矩形阵列排布，且行间距和列间距均小于一入射电磁波波长的五分之一。

进一步地，所述基板由陶瓷、聚四氟乙烯或环氧树脂材料制成。

进一步地，所述人造微结构材料为铜、银、ITO、碳纳米管或者石墨。

本发明的超材料在具有负磁导率时，响应的电磁波频率较小，能够满足MRI系统对低频率的要求，增强磁共振成像产生的接收射频磁场，提高了MRI系统的成像效果，同时符合人体安全的要求。

附图说明

图1是本发明超材料实施例1的结构示意图；

图2是图1所示超材料的一个材料单元的结构示意图；

图3是图1所示实施例1的超材料的仿真示意图；

图4是本发明超材料实施例2的一个材料单元的结构示意图；

图5是本发明超材料实施例3的一个材料单元的结构示意图；

图6是本发明超材料实施例4的一个材料单元的结构示意图。

具体实施方式