[发明专利]一种三维人工电磁材料的制备方法

说明书

本发明公开一种三维人工电磁材料的制备方法，首先设计好三维人工电磁材料的周期阵列图形；选择柔性衬底；准备除去保护膜的光纤光栅，在柔性衬底外表面铺贴除去保护层的光纤光栅一端，再对柔性衬底加热固化并压合，得人工电磁材料基胚；将人工电磁材料基胚放入金属盐溶液中，通过电解作用，形成金属镀层；选取一面电镀铜的人工电磁材料基胚，将干膜附着上面，再光刻出需要图形；将光刻之后的材料结构浸泡在腐蚀液内腐蚀，留下的铜形成的图形即是需要制备的微结构；搭建三维人工电磁材料，将刻蚀之后材料结构卷曲成任意三维结构即形成三维人工电磁材料。本发明节约了经济成本，简化了工艺，制备的人工电磁材料具有很好的物理特性和技术效果。

技术领域

本发明涉及一种三维人工电磁材料的制备方法，其属于人工电磁材料制备技术领域。

背景技术

人工电磁材料是现在的新兴领域，它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，通过周期排列的亚波长结构阵列可以实现自然材料不具备的奇异物理特性，从而应用它在物理、电子、食品、生物、医学等科学领域提供了新的突破。通常三维人工电磁材料的制备需要一系列复杂的工艺，人工电磁材料是由周期排列的金属谐振环构成，利用其独特的结构特性在结构中可以产生电谐振或者磁谐振。三维人工电磁材料开始是由多个二维的人工电磁材料搭建组合而成，直到柔性衬底的提出，才使三维人工电磁材料的制备工艺有了新的突破。但是传统的三维人工电磁材料的制备，还是要经过一系列复杂的工艺先做成二维人工电磁材料，再将柔性衬底卷曲成所需要的三维图形。其制作复杂的工艺要求基底必须十分平整，否则不能制备出符合要求的图形。

目前，传统技术制备三维人工电磁材料主要采用光刻、磁控溅射(电子束蒸发)和lift-off(剥离工艺)，其主要使用的材料是环氧树脂，用传统复杂的光刻技术在环氧树脂基底上面做出图形然后通过磁控溅射或电子束蒸发工艺来做出所需要的结构。但是，传统技术中由于大部分都是以刚才材料为基料，无法形成人工电磁材料的刚柔并济基胚，使得制备人工电磁材料的流程复杂、成本高、且制备的人工电磁材料具备的奇异物理特性偏弱等。为此，需要研究相应的技术方案给予解决。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供一种三维人工电磁材料的制备方法，解决了上述背景技术问题，满足实际使用要求。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：

一种三维人工电磁材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

步骤1、设计好三维人工电磁材料的周期阵列图形；

步骤2、选择柔性衬底；

步骤3、准备光纤光栅，除去光纤光栅的保护层；

步骤4、在柔性衬底外表面铺贴除去保护层的光纤光栅一端，光纤光栅另一端连接监测仪，再对柔性衬底加热固化并压合，得人工电磁材料基胚；

步骤5、将人工电磁材料基胚放入金属盐溶液中，通过电解作用，将预镀的金属离子在人工电磁材料基胚的表面沉积，形成金属镀层；

步骤6、附膜、光刻：选取一面电镀铜的人工电磁材料基胚，将干膜平整的附着在上面，再在附着了干膜的人工电磁材料基胚表面光刻出需要的图形；

步骤7、湿法刻蚀：将光刻之后的材料结构浸泡在腐蚀液内腐蚀，没有被干膜保护到的金属会被腐蚀液洗掉，洗去材料上面剩余的干膜，留下的铜所形成的图形即是需要制备的微结构；

步骤8、搭建三维人工电磁材料，将刻蚀之后的材料结构卷曲成任意三维结构或贴附在任意曲面之上形成三维人工电磁材料。

作为上述技术方案的改进，所述衬底为聚酰亚胺或聚对苯二甲酸乙二醇酯；所述衬底的厚度为：25μm、50μm、60μm或100μm。

作为上述技术方案的改进，所述电镀铜的厚度约为10-15微米。