曲面基體超材料及其制造方法技術

一種曲面基體超材料的制造方法，其便于在曲面罩體內表面設置微結構或設置微結構保護外殼。該方法提供一曲面外罩；提供一多孔芯具，該芯具的外表面與曲面外罩的內表面形狀相同，內部有一空腔，該空腔與一壓力系統相接；在芯具外表面覆上一層彈性無縫膜；在彈性無縫膜外表面覆蓋一層可以被燃燒揮發掉的隔離層；在隔離層上覆蓋一層柔性外罩內貼層，微結構形成于曲面外罩內表面和內貼層外表面中的一方；將曲面外罩覆蓋到外罩內貼層上；將壓力透過多孔芯具作用在彈性無縫膜上，并由彈性無縫膜傳遞至隔離層和外罩內貼層，以使外罩內貼層無縫貼合于曲面外罩內表面；卸下多孔芯具和彈性無縫膜；還將曲面外罩和曲面內貼層結合在一起形成曲面基體超材料。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及超材料及其制造方法，更具體地說，涉及一種曲面基體超材料及其制造方法。
技術介紹
光，作為電磁波的一種，其在穿過玻璃的時候，因為光線的波長遠大于原子的尺寸，因此可以用玻璃的整體參數，例如折射率，而不是組成玻璃的原子的細節參數來描述玻璃對光線的響應。相應的，在研究材料對其他電磁波響應的時候，材料中任何尺度遠小于電磁波波長的結構對電磁波的響應也可以用材料的整體參數，例如介電常數ε和磁導率μ來描述。通過設計材料每點的結構使得材料各點的介電常數和磁導率都相同或者不同從而使得材料整體的介電常數和磁導率呈一定規律排布，規律排布的磁導率和介電常數即可使得材料對電磁波具有宏觀上的響應，例如匯聚電磁波、發散電磁波等。該類具有規律排布的磁導率和介電常數的材料稱之為超材料。超材料的基本單元包括導電幾何結構以及該導電幾何結構附著的基材。導電幾何結構優選為金屬微結構，金屬微結構具有能對入射電磁波電場和/或磁場產生響應的平面或立體拓撲結構，改變每個超材料基本單元上的金屬微結構的圖案和/或尺寸即可改變每個超材料基本單元對入射電磁波的響應。多個超材料基本單元按一定規律排列即可使得超材料對電磁波具有宏觀的響應。用于通信的天線罩可以是陶瓷罩，也可以是有機復合材料罩，其形狀為軸對陣的回轉體，如球面、錐面等等。還有對于導彈天線罩，內高度遠大于直徑，這樣造成直接在錐體內表面形成微結構層極為困難。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種曲面基體超材料的制造方法，其便于在曲面罩體內
表面設置微結構或設置微結構保護外殼。為實現所述目的的曲面基體超材料的制造方法，其特點是包括以下步驟：提供一曲面外罩；提供一多孔芯具，該多孔芯具的外表面與曲面外罩的內表面形狀相同，內部有一空腔，該空腔與一壓力系統相接；在所述多孔芯具外表面覆上一層彈性無縫膜；在所述彈性無縫膜外表面覆蓋一層可以被燃燒揮發掉的隔離層；在所述隔離層上覆蓋一層柔性外罩內貼層，微結構形成于曲面外罩內表面和外罩內貼層外表面中的一方；將所述曲面外罩覆蓋到所述外罩內貼層上；將所述壓力系統提供的壓力透過多孔芯具作用在所述彈性無縫膜上，并由所述彈性無縫膜傳遞至所述隔離層和所述外罩內貼層，以使所述外罩內貼層無縫貼合于所述曲面外罩內表面；卸除所述壓力系統的壓力，卸下所述多孔芯具和所述彈性無縫膜；將所述曲面外罩和所述曲面內貼層結合在一起形成曲面基體超材料。所述的曲面基體超材料的制造方法，其進一步的特點是所述彈性無縫膜為橡皮套或袋。所述的曲面基體超材料的制造方法，其進一步的特點是所述隔離層為用無絲或合成纖維制成的紙做成的紙殼。所述的曲面基體超材料的制造方法，其進一步的特點是所述曲面外罩為陶瓷外殼或塑料外殼或有機復合材料。所述的曲面基體超材料的制造方法，其進一步的特點是所述曲面內貼層為陶瓷材料或有機復合材料或塑料。所述的曲面基體超材料的制造方法，其進一步的特點是所述曲面外罩為陶瓷材料，所述外罩內貼層為帶有所述微結構的流延生坯片，所述結合是將所述曲面外罩和所述外罩內貼層壓合、排膠和燒結。所述的曲面基體超材料的制造方法，其進一步的特點是所述曲面外罩為有機樹脂基復合材料，所述外罩內貼層為攜帶所述微結構的柔性塑料膜，所述結構是將所述曲面外罩和所述外罩內貼層壓合后再烤箱中固化。所述的曲面基體超材料的制造方法，其進一步的特點是所述壓合是冷等靜壓、熱壓合或溫等靜壓。所述的曲面基體超材料的制造方法，其進一步的特點是所述壓合是冷等靜壓、熱壓合或溫等靜壓。所述的曲面基體超材料的制造方法，其進一步的特點是所述微結構形成于所述曲面外罩內表面，所述外罩內貼層為有機復合材料，其作為內殼以保護所述微結構層。所述的曲面基體超材料的制造方法，其進一步的特點是所述微結構為金屬微結構。所述的曲面基體超材料的制造方法，其進一步的特點是所述金屬為Ag、Pt或Cu。所述的曲面基體超材料的制造方法，其進一步的特點是曲面外罩的內表面經過粘性物涂覆處理。所述的曲面基體超材料的制造方法，其進一步的特點是所述外罩內貼包括一層攜帶所述微結構的膜或片，或者超過一層夾持所述微結構的膜或片。本專利技術還提供一種曲面基體超材料，其特點是根據前述的方法制造。本專利技術的上述的以及其他的特征、性質和優勢將通過下面結合附圖和實施例的描述而變得更加明顯。附圖說明圖1為本專利技術一實施例中曲面基體超材料的制造方法用工裝模具的示意圖。具體實施方式下面結合具體實施例和附圖對本專利技術作進一步說明，在以下的描述中闡述了更多的細節以便于充分理解本專利技術，但是本專利技術顯然能夠以多種不同于此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本專利技術內涵的情況下根據實際應用情況作類似推廣、演繹，因此不應以此具體實施例的內容限制本專利技術的保護范圍。需要注意的是，附圖均僅作為示例，其并非是按照等比例的條件繪制的，并且不應該以此作為對本專利技術實際要求的保護范圍構成限制。結合圖1，本專利技術的制造方法的一實施例中，首先提供一個多孔芯具1，多孔芯具1的內部具有空腔11，多孔芯具1的壁體上設置有呈規律分布的孔，多孔芯具1的底部具有連接壓力系統(圖中未示出)的通道5，壓力系統可以是氣壓、液壓系統，壓力系統提供的壓力在多孔芯具1的空腔11中通過其壁體上的孔均勻向外傳遞。多孔芯具1的外表面與曲面罩體4的內表面形狀呈幾何意義上的相似，如后所述，由于間隙34微小，從工程設計角度來看，二者實質上形狀相同。多孔芯具1為精密器件，如后所述由于彈性無縫膜2覆蓋于多孔芯具1的外表面、外罩內貼層3實質上覆蓋于彈性無縫膜2的外表面，覆蓋即貼合之意，外罩內貼層3的形狀精度由多孔芯具1來控制。多孔芯具1的加工方式可以是精密鑄造或數控機床加工。然后在多孔芯具1的外表面套上或覆蓋上彈性無縫膜2，彈性無縫膜2可以是橡皮套、袋或其他彈性的無縫膜，在較佳的實施例中，選用橡皮是考慮到其有好的彈力或伸縮作用。這樣，彈性無縫膜2貼合于多孔芯具1的外表面。然后，在彈性無縫膜2外表面覆蓋一層可以被燃燒揮發掉的隔離層，圖中沒有示出，隔離層可以是用無絲或合成纖維制成的紙做成一個形狀和尺寸適當的紙殼。隔離層是用于防止外罩內貼層3粘附于彈性無縫膜2，以便于外罩內貼層3和彈性無縫膜2之間的分離，另外，如后所述，一旦壓力作用在隔離層上，隔離層就會粘附于外罩內貼層3上，相當于是外罩內貼層3的一部分，不過在后繼的結合步驟中，由于處于高溫環境中會被燃燒揮發掉。然后，在隔離層的外表面貼附外罩內貼層3，外罩內貼層3可以是柔性塑料膜或柔性陶瓷流延生坯片，在其表面上形成微結構(圖中未示出)，外罩內貼層3可以包括兩層以上層狀物夾持一層或多層微結構，或者是一層成狀物攜帶一層微結構。微結構的形成方法包括但不限于是絲網印刷，也可以是蝕刻、光刻。另外外罩內貼層3還可以是有機復合材料，其不攜帶微結構，微結構可以形成在曲面外罩4的內表面，有機復合材料對微結構起到機械、耐熱、耐腐蝕等方面的保護，使得微結構不易受熱，受破損或者老化。微結構是由導體絲構成的具有一定幾何形狀的平面或者立體的導電幾何結構，如工字型、雪花型等，該導電幾何結構適合于增強超材料的透波性能。本專利技術的實施例的導電幾何結構不限于此，還可以是對電磁波作出其他相應的導電幾何結構，例如是增強吸波性能。外罩內貼層3為柔性陶瓷流延生坯片的實施例中，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種曲面基體超材料的制造方法，其特征在于包括以下步驟：提供一曲面外罩；提供一多孔芯具，該多孔芯具的外表面與曲面外罩的內表面形狀相同，內部有一空腔，該空腔與一壓力系統相接；在所述多孔芯具外表面覆上一層彈性無縫膜；在所述彈性無縫膜外表面覆蓋一層可以被燃燒揮發掉的隔離層；在所述隔離層上覆蓋一層柔性外罩內貼層，微結構形成于曲面外罩內表面和外罩內貼層外表面中的一方；將所述曲面外罩覆蓋到所述外罩內貼層上；將所述壓力系統提供的壓力透過多孔芯具作用在所述彈性無縫膜上，并由所述彈性無縫膜傳遞至所述隔離層和所述外罩內貼層，以使所述外罩內貼層無縫貼合于所述曲面外罩內表面；卸除所述壓力系統的壓力，卸下所述多孔芯具和所述彈性無縫膜；將所述曲面外罩和所述曲面內貼層結合在一起形成曲面基體超材料。

【技術特征摘要】
1.一種曲面基體超材料的制造方法，其特征在于包括以下步驟：提供一曲面外罩；提供一多孔芯具，該多孔芯具的外表面與曲面外罩的內表面形狀相同，內部有一空腔，該空腔與一壓力系統相接；在所述多孔芯具外表面覆上一層彈性無縫膜；在所述彈性無縫膜外表面覆蓋一層可以被燃燒揮發掉的隔離層；在所述隔離層上覆蓋一層柔性外罩內貼層，微結構形成于曲面外罩內表面和外罩內貼層外表面中的一方；將所述曲面外罩覆蓋到所述外罩內貼層上；將所述壓力系統提供的壓力透過多孔芯具作用在所述彈性無縫膜上，并由所述彈性無縫膜傳遞至所述隔離層和所述外罩內貼層，以使所述外罩內貼層無縫貼合于所述曲面外罩內表面；卸除所述壓力系統的壓力，卸下所述多孔芯具和所述彈性無縫膜；將所述曲面外罩和所述曲面內貼層結合在一起形成曲面基體超材料。2.如權利要求1所述的曲面基體超材料的制造方法，其特征在于所述彈性無縫膜為橡皮套或袋。3.如權利要求1所述的曲面基體超材料的制造方法，其特征在于所述隔離層為用無絲或合成纖維制成的紙做成的紙殼。4.如權利要求1所述的曲面基體超材料的制造方法，其特征在于所述曲面外罩為陶瓷外殼或塑料外殼或有機復合材料。5.如權利要求1所述的曲面基體超材料的制造方法，其特征在于所述曲面內貼層為陶瓷材料或有機復合材料或塑料。6.如權利要求1所述的曲面基體超材料的制造方法，其特征在于所述...

【專利技術屬性】
技術研發人員：不公告發明人，
申請(專利權)人：深圳光啟高等理工研究院，深圳光啟創新技術有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東;44