[发明专利]一种超材料及其制造方法

说明书

本发明提供了一种超材料的制造方法，该制造方法包括以下步骤：a)将吸波剂粉体和金属电极粉末中的至少一种、绝缘基材粉体分别加入热塑性树脂，混合均匀，作为原料；b)按照超材料微结构设计，将原料使用共挤出工艺形成微结构单元棒状材料；以及c)将微结构单元棒状材料按照微结构周期排布方式进行排布，放入挤出机，使用挤出机共挤出周期排布的超材料微结构。本发明还提供了一种由上述方法制造的超材料。本发明通过将高分子共挤出工艺与超材料技术结合，提供了一种高效、低迭代成本、较高良品率的陶瓷基超材料制造方法。通过共挤出‑共烧工艺获得更薄更高效的吸波超材料。

技术领域

本发明涉及电磁通信领域，更具体地说，涉及一种超材料及其制造方法。

背景技术

超材料是一种具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构材料，其通过周期性排列的人工微结构来改变空间中各点的介电常数和磁导率μ，而让整个超材料在一定频率范围内具有超越普通材料的介电常数和磁导率μ。而折射率n等于介电常数与磁导率μ的乘积的开方，也就是说，我们可以制造出具有超越普通材料的折射率的超材料。

现在常用微结构套印工艺制造多组分微结构。结合金属微结构蚀刻技术、微结构丝网印刷技术，结合对位等技术，在同一基材上叠加制造超材料各组分微结构。此方法由于各组分制造串行，流程复杂，且差错率相乘叠加，导致最终微结构良品率低下。套印技术中的对位技术十分关键，而多次对位导致其精度难以保证。另一方面，套印技术中每个组分需要制造一个单一模板(如丝网)，导致超材料迭代成本较高，周期长。

发明内容

针对现有技术中超材料制备工艺复杂、成本高的缺陷，本发明的目的在于提供多组分一次性成型和烧结的新型超材料制造工艺。

根据本发明的一个方面，提供了一种超材料的制造方法，包括以下步骤：a)将吸波剂粉体和金属电极粉末中的至少一种、绝缘基材粉体分别加入热塑性树脂，混合均匀，作为原料；b)按照超材料微结构设计，将所述原料使用共挤出工艺形成微结构单元棒状材料；以及c)将所述微结构单元棒状材料按照微结构周期排布方式进行排布，放入挤出机，使用所述挤出机共挤出周期排布的超材料微结构。

在上述制造方法中，所述制造方法在步骤c)之后，还包括以下步骤：d)重复步骤c)，多次共挤出，直到形成设计所需的超材料微结构尺寸。

在上述制造方法中，所述制造方法在步骤d)之后，还包括以下步骤：e1)使用线切割装置，切割所需厚度的超材料微结构薄片，使用模压、等静压、或胶接方式完成超材料微结构薄片的拼接，制成阻抗匹配超材料素坯；以及f1)将所述阻抗匹配超材料素坯放入烧结炉中，进行排胶-烧结，完成陶瓷基超材料的制造。

在上述制造方法中，所述制造方法在步骤d)之后，还包括以下步骤：e2)使用激光切割装置，切割所需厚度的超材料微结构薄片，通过模压、真空袋压的方式将所述超材料微结构薄片铺覆于曲面模具上，形成曲面共形的超材料素坯；以及f2)分别将相应的所述曲面共形的超材料素坯放入烧结炉进行排胶-烧结，完成曲面陶瓷基超材料瓦的制造。

在上述制造方法中，所述制造方法在步骤d)之后，还包括以下步骤：e3)使用线切割装置，切割所需厚度的超材料微结构薄片，形成超材料高效吸波件。

在上述制造方法中，所述吸波剂粉体包括碳纤维粉体、碳化硅纤维粉体或多晶铁纤维粉体中的一种或多种的组合。

在上述制造方法中，所述金属电极粉末包括：钛、钒、铬、锆、铌、钼、铪、钽或钨粉末中的一种或多种的组合。

在上述制造方法中，所述绝缘基材粉体包括聚酰亚胺、聚酯、聚氨基甲酸酯、环氧树脂或聚甲基丙烯酸甲酯粉体中的一种或者多种的组合。