一種基于塑料熱縮管的太赫茲空芯波導制備方法技術

本發明專利技術公開了一種基于塑料熱縮管的太赫茲空芯波導制備方法，以塑料熱縮管作為力學支撐結構，在其外表面上纏卷塑料介質膜或嵌套薄壁塑料介質管形成空芯波導的介質層，再在介質層外涂覆粘性膠液，然后纏卷金屬箔形成空芯波導金屬反射層，在金屬層外表面上涂覆樹脂形成粘結保護層，向塑料熱縮管內通入熱流體使熱縮管受熱芯徑收縮后將其抽出獲得具有樹脂粘結保護層/金屬反射層/塑料介質層結構的太赫茲空芯波導。本發明專利技術為低成本、高效率制備太赫茲空芯波導提供了一種可行的方法，可以促進太赫茲波導在商業化6G有線通信等領域中的應用。茲波導在商業化6G有線通信等領域中的應用。茲波導在商業化6G有線通信等領域中的應用。

【技術實現步驟摘要】
一種基于塑料熱縮管的太赫茲空芯波導制備方法


[0001]本專利技術涉及光電子器件及波導傳輸電磁波
，尤其是一種基于塑料熱縮管的太赫茲空芯波導及制備方法。

技術介紹

[0002]太赫茲波是頻率0.1
?
10THz（波長3000
?
30μm）的電磁波，其獨特性能使其在通信（寬帶通信）、雷達、電子對抗、電磁武器、天文學、傳感、醫學成像、無損檢測、安全檢查等領域具有重要的應用前景。
[0003]太赫茲波的波導傳輸是太赫茲科學與
的重要研究內容之一，是提高太赫茲設備系統集成度和運行穩定性的關鍵技術之一，也是商業化6G有線通信不可或缺的手段。然而，很多材料對太赫茲波具有較大吸收，使得太赫茲波導的制備成為難點。
[0004]目前研究開發的太赫茲波導有金屬線波導、聚合物介質管波導、光子晶體波導和金屬或金屬/電介質空芯波導等。其中金屬或金屬/電介質空芯波導具有較低的損耗，展現出較強的實用化潛力。目前金屬或金屬/電介質空芯波導的制備主要是用濕化學鍍膜工藝在玻璃毛細管內或塑料毛細管內或外表面上鍍制金屬反射膜層和介質層來實現，工藝較為繁瑣，耗時長，原料成本較高。此外，受化學鍍膜工藝中所制備光學反射膜沿波導長度方向上的厚度呈一定梯度變化的影響，所制備的波導長度一般有限。上述原因都在一定程度上制約了金屬或金屬/電介質太赫茲空芯波導的商業化進程。因此，尋求更簡便、高效、低成本的太赫茲空芯波導的制備方法成為當前亟待突破的問題。

技術實現思路

[0005]本專利技術的目的是針對現有技術的不足而提供的一種基于塑料熱縮管的太赫茲空芯波導及制備方法，該方法相對傳統化學鍍膜工藝制備太赫茲空芯波導的方法具有原料成本低、工藝簡便、低損耗窗口易調節、金屬反射膜層成型快而且質量穩定等顯著優點，為工業化生產太赫茲空芯波導提供了一種切實可行的方法。
[0006]實現本專利技術目的的具體技術方案是：一種基于塑料熱縮管的太赫茲空芯波導制備方法，該方法以塑料熱縮管作為力學支撐結構；在其外表面上纏卷塑料介質膜或嵌套薄壁塑料介質管形成空芯波導介質層，在所述介質層外涂覆粘性膠液后纏卷金屬箔形成空芯波導金屬反射層；或者直接在塑料熱縮管外纏卷金屬/塑料介質復合膜形成介質層和金屬反射層；在金屬反射層外涂覆樹脂形成粘結保護層；通過向塑料熱縮管內通入熱流體使塑料熱縮管受熱芯徑發生收縮，然后將收縮的所述塑料熱縮管抽出，獲得具有樹脂粘結保護層/金屬反射層/塑料介質層結構的太赫茲空芯波導，最后將所制得的太赫茲空芯波導嵌套裝入塑料保護管或金屬鎧甲保護管內使用；所述塑料熱縮管材質為聚烯烴、聚酯、硅橡膠或氟塑料；熱縮管的外表面光滑，截面形狀為圓形、橢圓形、菱形、正方形或長方形；管壁厚度為0.15
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3mm、芯直徑1.5
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8mm；
所述塑料介質膜和薄壁塑料介質管材質為在所傳輸太赫茲頻率處具有低吸收的聚合物，包括聚苯乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯、環烯烴聚合物、聚酯或聚酰亞胺；塑料介質膜的厚度為3
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600μm，滿足調節太赫茲波段電磁波低損耗窗口的需要；薄壁塑料介質管壁厚為10
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600μm，空芯直徑1.85
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14.1mm；所述粘性膠液為在所傳輸太赫茲頻率處具有低吸收的粘膠，包括聚苯乙烯膠、聚乙烯膠、聚丙烯膠或液體石蠟膠；所述金屬箔為對所傳輸太赫茲波具有反射作用的金屬，包括鋁箔、錫箔、銅箔、鎳箔、銀箔或金箔；金屬箔的厚度為3
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500μm；所述金屬/塑料介質復合膜包括鋁、銅、銀、鎳、錫和金中的一種金屬與聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、環烯烴聚合物、聚酰亞胺和聚酯中的一種塑料介質材料通過真空熱蒸鍍、磁控濺射、流延成型、化學鍍或電鍍方法制作的金屬/塑料復合膜；金屬/塑料介質復合膜總厚度為6
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1100μm，其中金屬層厚度3
?
500μm，介質層厚度3
?
600μm；所述纏卷包括螺旋纏卷或環向纏卷，膜或箔帶邊沿緊挨對接或有1
?
10mm搭接重疊；纏卷操作通過手工或纏卷機械完成；螺旋纏卷時膜或箔帶與熱縮管軸向夾角為10
°?
85
°
；環向纏繞時膜或箔帶與熱縮管軸向夾角為0
°
；所述涂覆樹脂包括環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、丙烯酸樹脂或硅膠樹脂，樹脂涂覆層總厚度控制在100
?
3000μm；所述熱流體包括熱空氣流體、熱氮氣流體、熱水流體或熱油流體；向熱縮管內通入熱流體時對樣品外部進行風冷或水冷；所述將波導嵌套裝入塑料保護管或金屬鎧甲保護管內使用，塑料保護管包括聚烯烴、聚酯、硅橡膠、氟塑料或聚酰胺材質管；金屬鎧甲保護管包括單扣或雙扣不銹鋼鎧甲管。
[0007]一種采用上述方法制得的基于塑料熱縮管的太赫茲空芯波導。
[0008]本專利技術先以塑料熱縮管作為力學支撐結構，在其外表面上纏卷塑料介質膜或嵌套薄壁塑料介質管形成太赫茲空芯波導的介質層，再在介質層外涂覆粘性膠液后纏卷金屬箔形成太赫茲波導的金屬反射層；或者直接在塑料熱縮管外纏卷金屬/塑料介質復合膜形成金屬反射層和介質層。然后在金屬層外表面上涂覆樹脂形成粘結保護層，通過向塑料熱縮管內通入熱流體使熱宿管受熱芯徑收縮后將其抽出來獲得具有樹脂粘結保護層/金屬反射層/塑料介質層結構的太赫茲空芯波導。最后將所制備的波導嵌套裝入塑料或金屬鎧甲保護管內使用。
[0009]本專利技術通過金屬層和介質層材質的選擇及其厚度的調節可以調節波導的低損耗窗口，可以實現不同頻率太赫茲波的低損耗傳輸，介質層還可以避免金屬層直接與空氣接觸發生氧化，提高波導的耐用性。
[0010]本專利技術使用工業化程度較高、性價比較高的塑料熱縮管、金屬箔、塑料介質膜或薄壁介質管或金屬/塑料介質復合膜為原材料，用纏卷工藝代替傳統的化學鍍膜工藝構筑空芯波導的金屬反射層和介質層，用具有一定力學支撐強度的塑料熱縮管充當空芯波導纏卷工藝中的內模具，纏卷完成后通過在金屬外表面涂制具有適當厚度的粘性樹脂層使波導獲得足夠的力學支撐強度，同時也利用熱縮管受熱芯徑收縮的特性解決了在細長毛細管上纏卷空芯波導結構后難以脫出內襯模具的問題。在大部分太赫茲波段，金屬/介質空芯波導低損耗窗口所對應的介質層厚度較薄，波導空芯直徑又較大，直接在具有對應壁厚和空芯直
徑尺寸的薄壁介質管表面上纏卷金屬箔容易因介質管力學支撐強度不高而產生變形或發癟。
[0011]本專利技術中通過將薄壁介質管嵌套在厚壁熱縮管上使用使纏卷變形和管內難脫模的問題得以克服。本專利技術提出了一種簡便、高效、低成本的太赫茲空芯波導的制備方法，可以實現太赫茲空芯波導的在線生產，促進太赫茲波導在搭建具有高穩定性和高集成度太赫茲設備系統以及6G太赫茲有線通信商業化中的應用。
附圖說明
[0012]圖1為本專利技術基于熱縮管構筑介質層、金屬反射層和樹脂粘結保護層制得太赫茲空芯波導的示意圖；圖2為本專利技術實施例1制備太赫茲空芯波導的流程示意圖；圖3為本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種基于塑料熱縮管的太赫茲空芯波導制備方法，其特征在于，以塑料熱縮管（1）作為力學支撐結構；在其外表面上纏卷塑料介質膜（2）或嵌套薄壁塑料介質管（3）形成空芯波導介質層（4），在所述介質層外涂覆粘性膠液（5）后纏卷金屬箔（6）形成空芯波導金屬反射層（7）；或者直接在塑料熱縮管（1）外纏卷金屬/塑料介質復合膜（8）形成介質層（4）和金屬反射層（7）；在金屬反射層外涂覆樹脂（9）形成粘結保護層（10）；通過向塑料熱縮管（1）內通入熱流體（11）使塑料熱縮管（1）受熱芯徑發生收縮，然后將收縮的所述塑料熱縮管（1）抽出，獲得具有樹脂粘結保護層（10）/金屬反射層（7）/塑料介質層（4）結構的太赫茲空芯波導（12），最后將所制得的太赫茲空芯波導（12）嵌套裝入塑料保護管或金屬鎧甲保護管內使用；所述塑料熱縮管（1）材質為聚烯烴、聚酯、硅橡膠或氟塑料；熱縮管的外表面光滑，截面形狀為圓形、橢圓形、菱形、正方形或長方形；管壁厚度為0.15
?
3mm、芯直徑1.5
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8mm；所述塑料介質膜（2）和薄壁塑料介質管（3）材質為對所要傳輸的太赫茲波吸收較低的聚合物，包括聚苯乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯、環烯烴聚合物、聚酯或聚酰亞胺；塑料介質膜（2）的厚度為3
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600μm，滿足調節太赫茲波段電磁波低損耗窗口的需要；薄壁塑料介質管（3）壁厚為10
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600μm，空芯直徑1.85
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14.1mm；所述粘性膠液（5）為對所要傳輸的太赫茲波吸收低的粘膠，包括聚苯乙烯膠、聚乙烯...

【專利技術屬性】
技術研發人員：敬珂嘉，
申請(專利權)人：敬珂嘉，
類型：發明
國別省市：