本申请要求于 2011年 6月 29日提交中国专利局、申请号为 201110179708.4, 发明名称为 "一种宽频人工电磁材料" 的中国专利申请的优先权， 其全部内容 通过引用结合在本申请中。 技术领域

本发明涉及一种人工电磁材料， 特别是涉及一种人造微结构及其应用的人 工电磁材料。 背景技术

人工电磁材料， 俗称超材料， 是一种能够对电磁波产生响应的新型人工合 成材料， 由基板和附着在基板上的人造微结构组成。 人造微结构是由金属线组 成的具有一定几何图案的平面或立体结构， 例如组成圓环形、 工字形的金属线 等。 人工电磁材料能够对电磁波产生响应， 从而使人工电磁材料整体体现出不 同于基板的电磁特性，例如介电常数 ε和磁导率 μ不同，根据折射率公式 ^η = ^ 可知， 折射率 η也不同。

现有的人工电磁材料， 其人造微结构通常为工字形、 具有这种结构的人工 电磁材料， 只能实现比较小的折射率。 发明内容

本发明提供一种人造微结构， 所述人造微结构包括一开口环形结构和一部 分嵌套在开口环形结构内部的工字形结构。

其中， 所述人造微结构还包括至少一根与所述工字形 结构的中间连接线相 连接的线段。

所述线段被所述工字形的中间连接线平分。

所述线段中至少有一条线段位于开口环形结构 的外面。

所述开口环形结构为多边形。

所述开口环形结构的弯折部为弧形。

所述开口环形结构为圓形或者橢圓形。

所述人造微结构采用金属制成。 所述人造微结构包括多根所述线段， 多根所述线段相等。

所述人造微结构包括多根所述线段， 多根所述线段的长度沿所述工字形的 中间连接线依次递增。

相应地， 本发明实施例还提供了一种人工电磁材料， 其包括至少一个材料 片层， 所述材料片层包括基板和附着在所述基板上的 所述人造微结构。

其中， 所述人造微结构在所述基板上成阵列排布。

所述基板划分为多个阵列排布的相同的长方体 基板单元， 每个基板单元上 附着有一个所述人造微结构。

所述人造微结构通过蚀刻、 电镀、 钻刻、 光刻、 电子刻或离子刻中的任一 种方式附着于所述基板上。

所述基板为陶瓷材料制成。

所述基板选聚四氟乙烯、 铁电材料、 铁氧材料及铁磁材料中的一种。

所述人工电磁材料包括叠加的多个材料片层。

所述多个材料片层之间填充可连接二者的液态 基板原料。

所述多个材料片层之间通过焊接、 铆接及粘接中的一种方式封装为一个整 体。

实施本发明的宽频人工电磁材料， 具有以下有益效果： 在较宽的频带范围 内折射率较大且变化较平稳， 而且在一定的频段内介电常数由零逐渐增加， 可 以满足特殊场合的需求， 比如半导体制造以及天线制造等领域。 附图说明 例或现有技术描述中所需要使用的附图作筒单 地介绍， 显而易见地， 下面描述 中的附图仅仅是本发明的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付 出创造性劳动性的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。

图 1为本发明第一实施例的人工电磁材料的示意� �；

图 2为图 1的人工电磁材料的人造微结构的示意图；

图 3至图 7为图 2的人造微结构的变形示意图；

图 8为图 1所示人工电磁材料的折射率特性曲线图； 图 9为图 1所示人工电磁材料的介电常数特性曲线图。

具体实施方式

请一并参阅图 1及图 2, 本实施例提供一种人工电磁材料 100, 其包括至少 一个材料片层 1 , 当具有多个材料片层 1时， 这些材料片层沿垂直于其表面的方 向堆叠到一起。

本实施例中， 所述人工电磁材料 100包括 3块均勾等厚的材料片层 1 , 多块 材料片层 1沿垂直于基板平面的方向 （z轴方向）依次堆叠， 每两块材料片层 1 之间通过一定的封装工艺例如焊接、 铆接、 粘接等方式成为一个整体或者通过 填充可连接二者的物质例如液态基板原料， 其在固化后将已有的两材料片层 1 粘合， 从而使多块材料片层 1构成一个整体。

每个材料片层 1包括基板和附着在基板上的人造微结构 3 ,将基板虚拟地划 分成多个完全相同的相互紧挨着的柱状基板单 元， 这些基板单元以 X轴方向为 行、 以与之垂直的 y轴方向为列依次阵列排布。 基板单元和基板单元上的人造 微结构 3共同构成一个材料单元 2。 本实施例的材料可看作是由多个材料单元 2 沿 x、 y、 z三个方向阵列排布而成， 其中， 人造微结构可以通过蚀刻、 电镀、 钻刻、 光刻、 电子刻或离子刻等方式附着于所述基板上。 人造微结构 3 的材质 为金属线， 这里使用横截面为矩形的铜线， 当然金属线也可以使用银线等其他 金属线， 金属线的横截面也可以为圓柱状、 扁平状或者其他形状。 在本实施例 中人造微结构 3包括一开口矩形结构 3a和一部分嵌套在开口环形结构 3a内部的 工字形结构 3b。所述人造微结构 3还包括多条被工字形结构 3b的中间连接线平 分的线段 3c, 所述线段 3c位于开口矩形结构 3a的内部， 如图 5所示。 当然所 述线段 3c的一部分也可以位于开口环形结构 3a的外部，如图 7所示，所述线段 3c的长度可以相等也可以不相等如图 5所示沿所述工字形的中间连接线依次递 增， 所述开口环形结构 3a的弯折部可以为弧形如图 6所示， 开口环形结构 3a 可以为圓形、 橢圓形或者多边形如图 3和图 4所示。 图 8是电磁波通过该人工 电磁材料时的折射率特性曲线， 图 9是介电常数特性曲线， 由图 8可知折射率 在较宽的频段内 （lGHz~6GHz ) 比较稳定且都大于 6, 由对应的虚线可以知在 该频段内损耗很低； 由图 9 可知该结构的人工电磁材料在一定的频段范围 内 ( 7.6GHz~9.5GHz )介电常数由零逐渐增大。

当我们需要在不同频段内用到宽频特性或者低 介电常数特性时， 可以通过 改变人造微结构的尺寸来实现。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已 ， 当然不能以此来限定本发 明之权利范围， 因此依本发明权利要求所作的等同变化， 仍属本发明所涵盖的 范围。