[实用新型]一种3D打印材料与自发泡材料复合制成的龙伯透镜

说明书

本实用新型提供了一种3D打印材料与自发泡材料复合制成的龙伯透镜，包括内核体以及包裹在所述内核体外的n个介质层；所述n个介质层包括从最贴近所述内核体外依次往外侧的第一介质层、第二介质层、……、第(n‑1)介质层、第n介质层，其中，n为不少于1的自然数；所述内核体的介电常数最高，第n介质层的介电常数最低，从内核体到第n介质层之间各介质层的介电常数依次递减；其特征在于：至少所述内核体是由3D打印介质材料制作而成的，第n介质层是采用自发泡颗粒材料填充而成的；所述第一介质层至第(n‑1)介质层，各介质层分别是采用3D打印介质材料制作而成或采用自发泡颗粒材料填充而成的。该龙伯透镜具有质量稳定、适合批量化生产制造、产品性能好、性价比高的优势。

技术领域

本实用新型涉及电磁波透镜技术领域，特别是涉及一种由3D打印材料与自发泡材料复合制成的龙伯透镜。

背景技术

龙伯透镜是一个球形的透镜；它可以将入射的特定波长的电磁波汇聚，汇聚到球面上的某一个点，同样的，它也可以将电磁波沿着原方向反射回去。其透射原理是，(龙伯透镜)球体从外到内是一层一层的，每层材料的折射率不一样，即从外到内材料的介电常数是梯度变化的，从而导致了电磁波的汇聚或平行透射。但自然界里不存在这样理想的介质材料，所以在实际设计中常用分层设计的离散球壳来代替。

不同的材质其介电常数差异较大，难以直接采用现有的化合物直接作为介质材料。而且为此我们研制了一种制备不同介电常数的

现有的制备龙伯透镜的方法中可操作性高、成本及生产效率较低的方法是，逐层发泡逐层包裹。发泡材料一般是绝缘材料，在不同粒径的发泡材料中夹裹不同厚度或不同数量的金属线段，即可获得不同介电常数的介质材料。同一层的介质材料采用具有相同介电常数的夹有金属线段的发泡材料颗粒均匀填充。若要获得介电常数均匀的介质材料层，往往需要将发泡颗粒材料均匀布置，且相邻的颗粒材料内的金属线段互不导通，则能形成同一介质层内各处介电常数均匀。

常用的制备方法是将自发泡材料均匀切粒，然后通过人工或半人工手段逐层包裹，需要在填充包裹完成后才检测该层的介电常数的均匀性，该方法成本较低，但存在一定的不可控性和不稳定性。还有一种精确的较高的制备方法，就是通过3D打印的方式用电脑控制制备介质材料层，该方法精确度高，但成本高，而且3D打印的材料质量较重、体积较大，在使用时具有一定的局限性。

为此，有必要设计一种介电常数稳定且均匀、性价比更高的龙伯透镜结构及制备方法。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种新型的龙伯透镜，采用3D打印成的介质材料和自发泡的介质材料相结合，旨在降低其制造成本的同时提高产品的稳定性。

为实现上述的目的，本实用新型采用如下方案：

一种3D打印材料与自发泡材料复合制成的龙伯透镜，包括内核体以及包裹在所述内核体外的n个介质层；所述n个介质层包括从最贴近所述内核体外依次往外侧的第一介质层、第二介质层、……、第(n-1)介质层、第n介质层；所述内核体的介电常数最高，第n介质层的介电常数最低，从内核体到第n介质层之间各介质层的介电常数依次递减；特别地：至少所述内核体是由3D打印介质材料制作而成的，第n介质层是采用自发泡颗粒材料填充而成的；所述第一介质层至第(n-1)介质层，各介质层分别是采用3D打印介质材料制作而成或采用自发泡颗粒材料填充而成的；

其中，省略号表示按自然数排序编号的介质层；n的取值为自然数；当n＝1时，龙伯透镜仅包括内核体和第一介质层；当n＝2时，龙伯透镜仅包括内核体、第一介质层和第二介质层；当n＝3时，龙伯透镜仅包括内核体、第一介质层、第二介质层和第三介质层。

优选地，所述n的取值范围为3～20，即内核体外侧包裹3～20层的介质层。

优选地，当n＞3时，所述内核体、或所述内核体及第一介质层、或所述内核体及第一介质层和第二介质层，是由3D打印介质材料制作而成的；其余介质层采用自发泡颗粒材料填充而成的。