[发明专利]一种超材料基板的制备方法及超材料天线

说明书

技术领域

本发明涉及超材料领域，特别是涉及一种超材料基板的制备方法及超材料天线。

背景技术

电子产品正向薄型化、高性能化和多功能化的方向发展。为此，电子产品中的电路板的基板不仅应具有较低的介电常数和介质损耗，还要具有优异的热性能、电性能和机械性能。但是，现有技术中基板的制作材料多采用酚醛树脂和环氧树脂。目前应用最多的材料是玻璃纤维增强的环氧树脂板FR-4，这种材料由于具有制造成本低、性价比高等优点，在低频电路中得到较好的应用，但是又由于其介电性能以及耐高温性能差，在高频电路中的应用难以得到业界认可。所以，业界开始将基板的制作材料转移到超材料上。

超材料是指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。

氮化铝具有热导率高，膨胀系数低，强度高，耐高温，耐化学腐蚀，电阻率高和介电损耗小等特点。而聚合物具有高电阻率，低介电常数和高可塑性等优点，常被用作封装材料或者基板材料。因此，若将氮化铝与环氧树脂或者酚醛树脂等聚合物混合制备成超材料基板将会增强基板的热稳定性和强度，以满足目前信息技术对高散热性基板的要求。但是，现有技术中并没有关于此类基板的制造。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种超材料基板的制备方法及超材料天线，能够将氮化铝纳米线与聚苯乙烯复合成超材料基板。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种超材料基板的制备方法，包括：让铝粉、氯化铵和氮气进行反应得到氮化铝纳米线；将聚苯乙烯溶入苯乙烯中，然后加入氮化铝纳米线，形成第一混合溶液；向第一混合溶液中加入促进剂，混合均匀后形成第二混合溶液；向第二混合溶液中加入固化剂，搅拌均匀后形成第三混合溶液；去除第三混合溶液的溶剂，然后热压，得到超材料基板。

其中，让铝粉、氯化铵和氮气进行反应得到氮化铝纳米线的步骤包括：将铝粉和氯化铵研磨均匀后置于氧化铝舟中，将氧化铝舟置于氧化铝管中，然后以10~15℃/min的升温速率升温至1000~1200℃以对氧化铝管进行加热并在加热的同时向氧化铝管中通入90~100sccm的氩气，升温完毕后将通入的气体换为90~100sccm的氢气和氮气的混合气体，反应完成后，再将通入的气体换为90~100sccm的氮气，并保温2~3h，然后冷却至18~25℃后得到氮化铝纳米线。

其中，在对氧化铝管进行加热之前，向氧化铝管中通入氩气，以排除氧化铝管中的水蒸气和氧气。

其中，铝粉和氯化铵的重量比为2:1~4:1。

其中，氢气的体积占混合气体的10%~20%。

其中，将聚苯乙烯溶入苯乙烯中，然后加入氮化铝纳米线，形成第一混合溶液的步骤包括：将聚苯乙烯溶入苯乙烯中、配成10%~30%的聚苯乙烯的苯乙烯溶液，然后加入0%~50%的氮化铝纳米线，搅拌均匀后形成第一混合溶液。

其中，促进剂为2~3份10%的N,N-二甲基苯胺的苯乙烯溶液和2~3份6%的萘酸钴的苯乙烯溶液。

其中，固化剂为4~5份50%的过氧化甲乙酮的邻苯二甲酸二甲醛溶液。

其中，去除第三混合溶液的溶剂，然后热压，得到超材料基板的步骤包括：将第三混合溶液浇注于模具中，通过蒸发去除溶剂，然后热压，得到所需形状的超材料基板，其中，热压温度为75~220℃，热压压力为5~30MPa。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种超材料天线，包括铜箔和热熔胶，该超材料天线还包括根据上述任一种方法制备的超材料基板，铜箔通过热熔胶粘合在超材料基板上。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明的超材料基板的制备方法及超材料天线通过将氮化铝纳米线与聚苯乙烯进行人工复合，能够制备出具备高强度、高热导率、低介质损耗和低膨胀系数等优点的超材料基板。

附图说明

图1是本发明第一实施例的超材料基板的制备方法流程图；

图2是本发明第三实施例的超材料天线的结构示意图；

图3是本发明第四实施例的超材料天线的结构示意图；

图4是本发明第五实施例的超材料天线的制作工艺示意图。

具体实施方式