专利名称：可调谐薄膜微波负磁导率材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种负磁导率材料及其制备技术，特别涉及一种可调谐薄膜微波负磁导率材料及其制备方法。
背景技术：
负磁导率材料是一种自然界中不存在的人工复合结构材料，通过调节其结构单元的几何形状和空间图案分布，即可得到磁导率小于零的材料。负磁导率材料同负介电常数材料复合在一起即可制得一种新颖的材料-----左手材料(left-handed metamaterials)。在该材料中，电磁波的相速度和群速度方向相反，从而呈现出许多新颖的光学特性，如反常Doppler效应、反常Cherenkov效应、完美透镜效应、负折射效应等。因而在无线电通信、超敏感传感器、医学诊断成像等领域有重要的应用价值。目前研究者所设计的负磁导率材料的结构单元多为圆形和方形且环的截面为长方形；材料一旦制得，其磁导率为负的频段则不可改变，这为其实际应用带来了很大的局限性。
发明内容
本发明的目的是提供一种可调谐薄膜微波负磁导率材料。其结构单元为金属六边形开口谐振环。相同几何参数的谐振环按照一定的周期排列成薄膜材料，该材料在其谐振频率上端一频率段内表现为负磁导率。通过在材料中引入几何参数不相同的开口谐振环，可以使材料的主谐振频率和缺陷谐振频率发生移动，即制得负磁导率频率可调的薄膜微波负磁导率材料。
图1薄膜微波负磁导率材料样品及微波测试装置。
图2主谐振环为SRRs(2.0/2.5mm)缺陷SRRs(1.5/2.0mm)的薄膜微波负磁导率材料的微波透射曲线。
图3主谐振环为SRRs(2.0/2.5mm)缺陷SRRs(1.5/3.0mm)的薄膜微波负磁导率材料的微波透射曲线。
图4主谐振环为SRRs(2.0/3.0mm)缺陷SRRs(1.5/3.0mm)的薄膜微波负磁导率材料的微波透射曲线。
图5主谐振环为SRRs(2.0/3.0mm)缺陷SRRs(2.0/4.0mm)的薄膜微波负磁导率材料的微波透射曲线。
图6主谐振环为SRRs(2.5/4.0mm)缺陷SRRs(2.0/2.5mm)的薄膜微波负磁导率材料的微波透射曲线。
图7主谐振环为SRRs(2.5/4.0mm)缺陷SRRs(2.0/3.0mm)的薄膜微波负磁导率材料的微波透射曲线。
具体实施例方式
所用原料为φ＝0.15mm的铜线。首先将铜线缠绕在不同尺寸六边形模具上，制得六边形金属线圈，沿任一边中点剪断线圈得到不同开口大小六边形开口铜环；内环内切圆直径为1.0mm～3.0mm，外环内切圆直径为2.0mm～4.0mm；将内外环同心且开口位置成180°固定在塑料薄膜上，得到单个六边形开口谐振环；将多个六边形开口谐振环以一定间距排列得到薄膜微波负磁导率材料；通过调节其组成结构单元的几何尺寸，即引入缺陷谐振环来调节其谐振频率和谐振强度，得到可调谐薄膜微波负磁导率材料。
本发明的实现过程和材料的性能由实施例和
实施例一所用原料为φ＝0.15mm的铜线。首先将铜线缠绕在不同尺寸六边形模具上，制得六边形金属线圈，沿任一边中点剪断线圈得到开口为0.2mm六边形开口铜环；内环内切圆直径为1.5mm、2.0mm，外环内切圆直径为2.0mm、2.5mm；将内环2.0mm和外环2.5mm同心且开口位置成180°固定在塑料薄膜上，得到单个六边形开口谐振环I；将内环1.5mm和外环2.0mm同心且开口位置成180°固定在塑料薄膜上，得到单个六边形开口谐振环II；将3个六边形开口谐振环I以5mm间距排列得到薄膜微波负磁导率材料；将中间的谐振环I替换为谐振环II，即得到具有缺陷的薄膜微波负磁导率材料。样品的微波透射曲线如附图2所示。
实施例二所用原料为φ＝0.15mm的铜线。首先将铜线缠绕在不同尺寸六边形模具上，制得六边形金属线圈，沿任一边中点剪断线圈得到开口为0.2mm六边形开口铜环；内环内切圆直径为1.5mm、2.0mm，外环内切圆直径为2.5mm、3.0mm；将内环2.0mm和外环2.5mm同心且开口位置成180°固定在塑料薄膜上，得到单个六边形开口谐振环I；将内环1.5mm和外环3.0mm同心且开口位置成180°固定在塑料薄膜上，得到单个六边形开口谐振环II；将3个六边形开口谐振环I以5mm间距排列得到薄膜微波负磁导率材料；将中间的谐振环I替换为谐振环II，即得到具有缺陷的薄膜微波负磁导率材料。样品的微波透射曲线如附图3所示。
实施例三所用原料为φ＝0.15mm的铜线。首先将铜线缠绕在不同尺寸六边形模具上，制得六边形金属线圈，沿任一边中点剪断线圈得到开口为0.2mm六边形开口铜环；内环内切圆直径为1.5mm、2.0mm，外环内切圆直径为3.0mm；将内环2.0mm和外环3.0mm同心且开口位置成180°固定在塑料薄膜上，得到单个六边形开口谐振环I；将内环1.5mm和外环3.0mm同心且开口位置成180°固定在塑料薄膜上，得到单个六边形开口谐振环II；将3个六边形开口谐振环I以5mm间距排列得到薄膜微波负磁导率材料；将中间的谐振环I替换为谐振环II，即得到具有缺陷的薄膜微波负磁导率材料。样品的微波透射曲线如附图4所示。
实施例四所用原料为φ＝0.15mm的铜线。首先将铜线缠绕在不同尺寸六边形模具上，制得六边形金属线圈，沿任一边中点剪断线圈得到开口为0.2mm六边形开口铜环；内环内切圆直径为2.0mm，外环内切圆直径为3.0mm、4.0mm；将内环2.0mm和外环3.0mm同心且开口位置成180°固定在塑料薄膜上，得到单个六边形开口谐振环I；将内环2.0mm和外环4.0mm同心且开口位置成180°固定在塑料薄膜上，得到单个六边形开口谐振环II；将3个六边形开口谐振环I以5mm间距排列得到薄膜微波负磁导率材料；将中间的谐振环I替换为谐振环II，即得到具有缺陷的薄膜微波负磁导率材料。样品的微波透射曲线如附图5所示。
实施例五所用原料为φ＝0.15mm的铜线。首先将铜线缠绕在不同尺寸六边形模具上，制得六边形金属线圈，沿任一边中点剪断线圈得到开口为0.2mm六边形开口铜环；内环内切圆直径为2.0mm、2.5mm，外环内切圆直径为2.5mm、4.0mm；将内环2.5mm和外环4.0mm同心且开口位置成180°固定在塑料薄膜上，得到单个六边形开口谐振环I；将内环2.0mm和外环2.5mm同心且开口位置成180°固定在塑料薄膜上，得到单个六边形开口谐振环II；将3个六边形开口谐振环I以5mm间距排列得到薄膜微波负磁导率材料；将中间的谐振环I替换为谐振环II，即得到具有缺陷的薄膜微波负磁导率材料。样品的微波透射曲线如附图6所示。
实施例六所用原料为φ＝0.15mm的铜线。首先将铜线缠绕在不同尺寸六边形模具上，制得六边形金属线圈，沿任一边中点剪断线圈得到开口为0.2mm六边形开口铜环；内环内切圆直径为2.0mm、2.5mm，外环内切圆直径为3.0mm、4.0mm；将内环2.5mm和外环4.0mm同心且开口位置成180°固定在塑料薄膜上，得到单个六边形开口谐振环I；将内环2.0mm和外环3.0mm同心且开口位置成180°固定在塑料薄膜上，得到单个六边形开口谐振环II；将3个六边形开口谐振环I以5mm间距排列得到薄膜微波负磁导率材料；将中间的谐振环I替换为谐振环II，即得到具有缺陷的薄膜微波负磁导率材料。样品的微波透射曲线如附图7所示。
权利要求
1.一种可调谐薄膜微波负磁导率材料，该材料的结构单元是两个同心金属开口环，基质为塑料薄膜，其主要特征是内外环由可以产生电磁波谐振的金属开口谐振环组成，由内外环形状和几何尺寸的变化实现负磁导率材料的谐振频率和强度的可调控性。
2.如权利要求1所述可调谐薄膜微波负磁导率材料，其特征是开口谐振环为六边形且制备环所用材料的横截面为圆形或矩形。
3.如权利要求1所述可调谐薄膜微波负磁导率材料，其特征是制备谐振环所用材料为金属铜、铁、镍丝。
4.如权利要求1所述可调谐薄膜微波负磁导率材料，其特征是制备过程包括以下几个步骤(1)将金属线缠绕在不同尺寸六边形模具上，制得六边形金属线圈，沿任一边中点剪断线圈，得到不同开口大小六边形开口金属环，开口大小为0.1-0.5mm；(2)金属开口谐振环的内环内切圆直径为1.0mm～3.0mm，外环内切圆直径为2.0mm～4.0mm；(3)将内外环同心且开口位置成180°固定在塑料薄膜上，得到单个六边形开口谐振环；(4)将多个六边形开口谐振环以一定间距排列得到薄膜微波负磁导率材料，通过调节其组成结构单元的大小，即引入缺陷谐振环制得可调谐薄膜微波负磁导率材料。
全文摘要
本发明涉及一种薄膜微波负磁导率材料及其制备技术，特别涉及一种可调谐薄膜微波负磁导率材料及其制备方法。与以往材料相比，本发明负磁导率材料的结构单元为固定在塑料薄膜上的两个同心金属六边形开口环，制备环所用材料的截面为圆形；由内外环几何尺寸可以调控结构单元的谐振频率和谐振强度；通过调节组成结构单元的几何尺寸，即引入缺陷谐振环可以制得可调谐薄膜微波负磁导率材料。所制备材料的微波透射测试表明，其谐振频率可由9489MHz变化为9814MHz，调控幅度达到3.4％，谐振强度最大变化为39.3％。
文档编号H01P1/00GK1627557SQ200310118968
公开日2005年6月15日 申请日期2003年12月9日 优先权日2003年12月9日
发明者赵晓鹏, 赵乾, 康雷 申请人:西北工业大学