專利名稱：一種共形陶瓷超材料及其制備方法
一種共形陶瓷超材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超材料領(lǐng)域，尤其涉及一種共形陶瓷超材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
超材料是近十年來發(fā)展起來的對電磁波起調(diào)制作用的材料。超材料一般是由一定數(shù)量的金屬微結(jié)構(gòu)附在具有一定力學(xué)、電磁學(xué)的基板上，這些具有特定圖案和材質(zhì)的微結(jié)構(gòu)會對經(jīng)過其身的特定頻段的電磁波產(chǎn)生調(diào)制作用。目前的超材料都是在平面基板上覆上金屬微結(jié)構(gòu)，而實(shí)際需要的超材料是曲面而非平面的。用低介電常數(shù)低損耗的陶瓷制備的超材料，雖然透波性能好且耐高溫，但滿足不了高強(qiáng)度性能。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種透波性能好、耐高溫且強(qiáng)度高的曲面共形陶瓷超材料。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種共形陶瓷超材料的制備方法，所述制備方法包括以下步驟a、制備生坯將含有陶瓷粉料和有機(jī)體系的懸浮體脫氣、預(yù)聚得到漿料，將漿料澆注到第一模具中，并插入模具芯子，固化后得到凝膠注模成型的生坯；b、制備含金屬微結(jié)構(gòu)的生瓷片將陶瓷粉料制成陶瓷漿料并流延制成生瓷片，通過絲網(wǎng)印刷技術(shù)在生瓷片上制備金屬微結(jié)構(gòu)；C、將制備好的含金屬微結(jié)構(gòu)的生瓷片貼覆于所述生坯外表面，得到帶金屬微結(jié)構(gòu)的生坯；d、將與步驟a中相同的漿料澆注到第二模具中，插入步驟c中帶金屬微結(jié)構(gòu)的生坯，固化后得到凝膠注模成型的含金屬微結(jié)構(gòu)的共形結(jié)構(gòu)坯料；e、將含金屬微結(jié)構(gòu)的共形結(jié)構(gòu)坯料排膠、燒結(jié)，獲得共形陶瓷超材料。所述第一模具和所述第二模具都為雙開模具，并且所述第二模具的口徑大于所述第一模具的口徑。所述步驟b中在所述生瓷片上絲網(wǎng)印刷金屬微結(jié)構(gòu)后，在所述金屬微結(jié)構(gòu)的表面覆一層與步驟b中相同成分的生瓷片。所述含金屬微結(jié)構(gòu)的共形結(jié)構(gòu)坯料在排膠之前通過等靜壓技術(shù)在10(Tl50MPa的壓力下定型。所述生坯的內(nèi)外表面為曲面。所述有機(jī)體系包括分散劑、有機(jī)單體和交聯(lián)劑。向所述已脫氣的漿料中加入引發(fā)劑和催化劑并攪拌均勻。 制備所述金屬微結(jié)構(gòu)所用的金屬為銀、鉬、鑰或鎢。一種共形陶瓷超材料，包括上述方法制備的共形陶瓷超材料。
本發(fā)明的有益效果為采用凝膠注模成型法與LTCC或HTCC技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來，制備曲面共形陶瓷超材料，不僅透波性能好、耐高溫，由于內(nèi)外兩層陶瓷片共形結(jié)合，提高了這種共形陶瓷超材料的強(qiáng)度。

圖I為本發(fā)明步驟b中制備的含金屬微結(jié)構(gòu)的生瓷片示意圖；圖2為本發(fā)明制備的共形陶瓷超材料示意圖。
具體實(shí)施方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并
不用于限定本發(fā)明。一種共形陶瓷超材料的制備方法，所述制備方法包括以下步驟a、制備生坯將含有陶瓷粉料(如堇青石、氧化鋁或非氧化物Si3N4等)和有機(jī)體系的懸浮體脫氣、預(yù)聚得到漿料，將漿料澆注到第一模具中，并插入模具芯子，固化后得到凝膠注模成型的生坯；其中具體過程為將有機(jī)單體和交聯(lián)劑溶解于水中，并加入水溶性高分子作為分散劑，制成單體溶液；再向單體溶液中加入陶瓷粉料充分混合，、真空脫氣后后再加入引發(fā)劑和催化劑攪拌均勻、預(yù)聚得到所需漿料；將得到的漿料澆注到第一模具中，并插入模具芯子，室溫固化后得到凝膠注模成型的生坯，并且所制成的生坯的內(nèi)外表面為曲面。b、制備含金屬微結(jié)構(gòu)的生瓷片將與步驟a中相同的陶瓷粉料制成陶瓷漿料并流延制成生瓷片，通過絲網(wǎng)印刷技術(shù)在生瓷片上制備金屬微結(jié)構(gòu)；其中金屬微結(jié)構(gòu)是由金屬絲構(gòu)成的具有一定幾何形狀的平面或者立體結(jié)構(gòu)，如工字型、雪花型等，可以采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)制備出金屬微結(jié)構(gòu)，也可以采用其他蝕刻、光刻、離子刻等技術(shù)，加工金屬微結(jié)構(gòu)所采用的金屬為銀、鉬、鑰、鎢、或銀鈀合金等。當(dāng)然也可以在金屬微結(jié)構(gòu)的表面再覆上一層相同成分的生瓷片，使金屬微結(jié)構(gòu)夾在兩層流延而成的生瓷片之間，如圖I所示，增強(qiáng)它們的機(jī)械強(qiáng)度。C、將步驟b中制備的含金屬微結(jié)構(gòu)的生瓷片貼覆于步驟a中的生坯外表面，得到帶金屬微結(jié)構(gòu)的生坯；d、將與步驟a中相同的漿料澆注到第二模具中，插入步驟c中帶金屬微結(jié)構(gòu)的生坯，室溫固化后得到凝膠注模成型的含金屬微結(jié)構(gòu)的共形結(jié)構(gòu)坯料；其中第一模具和第二模具都為雙開模具，并且第二模具的口徑大于第一模具的口徑。e、含金屬微結(jié)構(gòu)的共形結(jié)構(gòu)坯料通過等靜壓技術(shù)(冷等靜壓技術(shù)或溫等靜壓技術(shù))在10(Tl50MPa的壓力下定型；f、將定型后的含金屬微結(jié)構(gòu)的共形結(jié)構(gòu)坯料排膠、燒結(jié)，獲得共形陶瓷超材料，如圖2所示；g、對已制成的共形陶瓷超材料進(jìn)行切割、打磨等加工，獲得所需形狀、大小的產(chǎn)品；當(dāng)然切割、打磨等加工步驟也可以在等靜壓之后進(jìn)行，因?yàn)樘沾膳髁媳葻Y(jié)后的陶瓷更易加工。采用凝膠注模成型法與LTCC或HTCC技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來，制備的曲面共形陶瓷超材料，不僅透波性能好、耐高溫，由于內(nèi)外兩層陶瓷片共形結(jié)合及金屬微結(jié)構(gòu)也夾在兩片陶瓷片之間，提高了這種共形陶瓷超材料的強(qiáng)度。 在上述實(shí)施例中，僅對本發(fā)明進(jìn)行了示范性描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀本專利申請后可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下對本發(fā)明進(jìn)行各種修改。
權(quán)利要求
1.一種共形陶瓷超材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟 a、制備生坯將含有陶瓷粉料和有機(jī)體系的懸浮體脫氣、預(yù)聚得到漿料，將漿料澆注到第一模具中，并插入模具芯子，固化后得到凝膠注模成型的生坯； b、制備含金屬微結(jié)構(gòu)的生瓷片將陶瓷粉料制成陶瓷漿料并流延制成生瓷片，通過絲網(wǎng)印刷技術(shù)在生瓷片上制備金屬微結(jié)構(gòu)； C、將制備好的含金屬微結(jié)構(gòu)的生瓷片貼覆于所述生坯外表面，得到帶金屬微結(jié)構(gòu)的生坯； d、將與步驟a中相同的漿料澆注到第二模具中，插入步驟c中帶金屬微結(jié)構(gòu)的生坯，固化后得到凝膠注模成型的含金屬微結(jié)構(gòu)的共形結(jié)構(gòu)坯料； e、將含金屬微結(jié)構(gòu)的共形結(jié)構(gòu)坯料排膠、燒結(jié)，獲得共形陶瓷超材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的共形陶瓷超材料的制備方法，其特征在于，所述第一模具和所述第二模具都為雙開模具，并且所述第二模具的口徑大于所述第一模具的口徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的共形陶瓷超材料的制備方法，其特征在于，所述步驟b中在所述生瓷片上絲網(wǎng)印刷金屬微結(jié)構(gòu)后，在所述金屬微結(jié)構(gòu)的表面覆一層與步驟b中相同成分的生瓷片。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的共形陶瓷超材料的制備方法，其特征在于，所述含金屬微結(jié)構(gòu)的共形結(jié)構(gòu)坯料在排膠之前通過等靜壓技術(shù)在10(Tl50MPa的壓力下定型。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的共形陶瓷超材料的制備方法，其特征在于，所述生坯的內(nèi)外表面為曲面。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的共形陶瓷超材料的制備方法，其特征在乎，所述有機(jī)體系包括分散劑、有機(jī)單體和交聯(lián)劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的共形陶瓷超材料的制備方法，其特征在于，向所述已脫氣的漿料中加入引發(fā)劑和催化劑并攪拌均勻。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的共形陶瓷超材料的制備方法，其特征在于，制備所述金屬微結(jié)構(gòu)所用的金屬為銀、鉬、鑰或鎢。
9.一種共形陶瓷超材料，其特征在于，包括權(quán)利要求廣8任一項(xiàng)制備的共形陶瓷超材料。
全文摘要
本發(fā)明提供一種共形陶瓷超材料及其制備方法，將含有陶瓷粉料和有機(jī)體系的懸浮體脫氣、預(yù)聚得到漿料，將漿料澆注到第一模具中，固化后得到生坯；將陶瓷粉料制成陶瓷漿料并流延制成生瓷片，通過絲網(wǎng)印刷技術(shù)在生瓷片上制備金屬微結(jié)構(gòu)；將制備好的含金屬微結(jié)構(gòu)的生瓷片貼覆于所述生坯外表面，得到帶金屬微結(jié)構(gòu)的生坯；將漿料澆注到第二模具中，插入帶金屬微結(jié)構(gòu)的生坯，固化后得到含金屬微結(jié)構(gòu)的共形結(jié)構(gòu)坯料；將含金屬微結(jié)構(gòu)的共形結(jié)構(gòu)坯料排膠、燒結(jié)，獲得共形陶瓷超材料。采用凝膠注模成型法與LTCC或HTCC技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來，制備曲面共形陶瓷超材料，不僅透波性能好、耐高溫，由于內(nèi)外兩層陶瓷片共形結(jié)合，提高了這種共形陶瓷超材料的強(qiáng)度。
文檔編號C04B35/622GK102757229SQ201210226499
公開日2012年10月31日 申請日期2012年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月3日
發(fā)明者劉若鵬, 熊曉磊, 繆錫根, 趙治亞 申請人:深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司