本發(fā)明涉及超材料領(lǐng)域，具體涉及制備三維超材料片層及由三維超材料片層構(gòu)成的超材料的方法。

背景技術(shù)：
隨著雷達(dá)探測、衛(wèi)星通訊、航空航天等高新技術(shù)的快速發(fā)展，以及抗電磁干擾、隱形技術(shù)、微波暗室等研究領(lǐng)域的興起，微波吸收材料的研究越來越受到人們的重視。超材料可以出現(xiàn)非常奇妙的電磁效應(yīng)，可用于吸波材料和隱形材料等領(lǐng)域，成為吸波材料領(lǐng)域研究的熱點。超材料的性質(zhì)和功能主要來自于其內(nèi)部具有周期排列的金屬結(jié)構(gòu)，如何精確制備精細(xì)的金屬結(jié)構(gòu)成為超材料制備技術(shù)的關(guān)鍵?，F(xiàn)有超材料功能板的金屬微結(jié)構(gòu)一般陣列在介質(zhì)基板的表面，各層超材料功能板緊密結(jié)合形成整個超材料，其各個單元的等效介電常數(shù)或等效磁導(dǎo)率為介質(zhì)基板和金屬微結(jié)構(gòu)兩者的介電常數(shù)或磁導(dǎo)率的疊加，通過改變金屬微結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)整個超材料的等效介電常數(shù)或等效磁導(dǎo)率的改變。常見的“十”字形、“S”形、“H”形金屬微結(jié)構(gòu)大部分都是二維的，可采用印制PCB板的方式實現(xiàn)，而對于三維金屬微結(jié)構(gòu)的加工、三維超材料的制備目前還沒有一種可廣泛使用的方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中三維超材料制備存在的問題，本發(fā)明提供了一種三維超材料片層及三維超材料的制備方法，實現(xiàn)了三維超材料的批量制造，為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種三維超材料片層的制備方法，所述超材料片層包括基板和若干金屬微結(jié)構(gòu)，所述金屬微結(jié)構(gòu)包括相對應(yīng)的設(shè)置于所述基板兩表面的第一金屬走線、第二金屬走線以及貫穿所述基板、連接所述第一金屬走線、所述第二金屬走線的第三金屬走線，包括以下步驟：1)在基板兩表面相對應(yīng)的附著所述第一金屬走線、所述第二金屬走線；2)在所述基板打出貫穿所述基板的通孔，所述通孔兩端分別位于的所述第一金屬走線和所述第二金屬走線上；3)金屬化所述通孔。進(jìn)一步地，所述通孔的軸線與所述基板的兩表面不垂直。進(jìn)一步地，所述步驟1)包括：在所述基板兩表面附著金屬層；將所述金屬層加工去除材料，在所述基板兩表面分別余下所述第一金屬走線和所述第二金屬走線。進(jìn)一步地，所述基板兩表面附著金屬層通過電鍍、沉積方式實現(xiàn)；所述金屬層加工去除材料采用蝕刻方式實現(xiàn)。進(jìn)一步地，所述步驟1)包括：在所述基板兩表面上分別附著保護(hù)層，所述保護(hù)層分別具有與所述第一金屬走線、所述第二金屬走線相同的鏤孔；分別在所述保護(hù)層上附著金屬層，經(jīng)過所述鏤孔的金屬層局部直接附著在基板上；去除所述保護(hù)層及所述保護(hù)層上的金屬層，附著在基板上的金屬層部分分別形成所述第一金屬走線、第二金屬走線。進(jìn)一步地，所述保護(hù)層為光刻膠或光刻薄膜。進(jìn)一步地，所述步驟1)采用打印的方式將金屬粉直接打印到所述基板的兩表面上組成所述第一金屬走線、所述第二金屬走線。進(jìn)一步地，所述步驟2)采用機(jī)械鉆孔或者激光鉆孔的方式打出貫穿所述基板的所述通孔。進(jìn)一步地，所述步驟3)采用電鍍實現(xiàn)通孔金屬化。一種三維超材料的制備方法，包括若干超材料片層和間隔所述超材料片層而設(shè)置的間隔層，所述超材料片層包括基板和若干金屬微結(jié)構(gòu)，所述金屬微結(jié)構(gòu)包括相對應(yīng)的設(shè)置于所述基板兩表面的第一金屬走線、第二金屬走線以及貫穿所述基板、連接所述第一金屬走線、所述第二金屬走線的第三金屬走線，包括以下步驟：1)在所述基板和所述間隔層上進(jìn)行定位標(biāo)記；2)按照權(quán)利要求1至9任一項所述的方法制備所述超材料片層；3)根據(jù)所述定位標(biāo)記將所述超材料片層與所述間隔層間隔疊合。本發(fā)明的三維超材料片層和三維超材料的制備方法提供了一種三維超材料的制備方法，該制備方法只需利用現(xiàn)有的設(shè)備，實現(xiàn)了三維超材料的批量生產(chǎn)，為三維超材料的進(jìn)一步應(yīng)用提供了保障。附圖說明圖1是本發(fā)明三維超材料片層制備過程狀態(tài)圖；圖2是圖1中三維超材料片層一超材料單元制備過程狀態(tài)圖；圖3是三維超材料制備過程狀態(tài)圖。具體實施方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做一步說明。參見圖1和圖2，所示為本發(fā)明三維超材料片層及一超材料單元制備過程狀態(tài)圖，圖2中a-d分別一一對應(yīng)圖1中a-d的制備狀態(tài)變化。參見圖1中a和圖2中a，為制備超材料片層1準(zhǔn)備的原材料，該超材料片層1包括基板12，超材料片層被虛擬劃分為多個超材料單元11，為了便于超材料片層1的制備，設(shè)置了定位孔13。參見圖1中b和圖2中b，基板12兩表面分別附著了第一金屬走線111和第二金屬走線112，可以先在基本12兩表面通過沉積或者電鍍的方式附著金屬層，然后再將金屬層通過蝕刻的方法去除第一金屬走線111和第二金屬走線112以外的部分，得到第一金屬走線111和第二金屬走線112；在基板12表面附著第一金屬走線111和第二金屬走線112也可以先在基板12兩表面附著保護(hù)層，保護(hù)層上分別具有第一金屬走線111和第二金屬走線112的鏤孔，然后通過沉積或者電鍍的方式在保護(hù)層上附著金屬層，經(jīng)過保護(hù)層鏤孔的金屬層局部直接附著在基板12上，去除保護(hù)層和保護(hù)層上的金屬層后，附著在基板12兩表面的金屬層部分即形成了第一金屬走線111和第二金屬走線112，使用的保護(hù)膜可以是光刻膠或光刻薄膜。參見圖1中c和圖2中c，在超材料片層1的基板12上打出通孔113，該通孔113貫穿基板12，該通孔113的兩端分別位于第一金屬走線111和第二金屬走線112上，該通孔113的軸線可以與基板12的兩表面垂直，也可以是不垂直的，呈一定角度的從基板12一表面上第一金屬走線111上貫穿至基板12另一表面上第二金屬走線112上，也可以是分別呈一定角度的從基板12的兩表面向基板12內(nèi)打孔，在基板12內(nèi)兩孔相交，構(gòu)成折線形式的通孔，通孔可以采用機(jī)械鉆孔或者激光鉆孔的方式實現(xiàn)。參見圖1中d和圖2中d，使通孔113金屬化為第三金屬走線114，通孔113的金屬化可通過電鍍的方式實現(xiàn)，第三金屬走線114使位于基板12兩表面的第一金屬走線111和第二金屬走線112實現(xiàn)電連接，第一金屬走線111、第二金屬走線112和第三金屬走線113構(gòu)成了具有空間結(jié)構(gòu)的金屬微結(jié)構(gòu)。通過以上步驟即實現(xiàn)了超材料片層1的制備。關(guān)于在基板12上附著金屬走線還可以采用打印的方式，將金屬粉直接打印到基板的兩表面上形成金屬走線。通孔的金屬化也可以采用導(dǎo)電材料填充的方式實現(xiàn)，只要能夠使第一金屬走線和第二金屬走線電連接并形成第三金屬走線即可。基板上的第一金屬走線和第二金屬走線可以是相同的、位置也相互對應(yīng)的，也可以是不同的，根據(jù)需要設(shè)計，只要滿足第三金屬走線能夠電連接第一金屬走線和第二金屬走線即可。參見圖3所示，為利用圖1中制備的超材料片層制備超材料的過程狀態(tài)圖。參見圖3中a，制備超材料10需要超材料片層1和間隔層2，在超材料片層1和間隔層2的相應(yīng)的位置分別設(shè)置了定位孔13、23，然后按照圖1和圖2所示制備超材料片層1，最后利用定位孔將超材料片層1和間隔層2間隔的疊合即得到超材料10。超材料片層和間隔層的定位還可以采用其他方式，例如在超材料片層和間隔層的外側(cè)面上設(shè)置缺口等。超材料片層與間隔層的間隔疊合可以根據(jù)需要在疊合過程中進(jìn)行熱壓等操作，也可以在超材料片層與間隔層的外側(cè)設(shè)置夾緊的結(jié)構(gòu)。間隔層的材料可以與超材料片層的基板材料相同，都為聚四氟乙烯、環(huán)氧樹脂、FR-4、陶瓷、鐵氧材料、SiO2等非金屬材料，也可以選擇其中的不同的材料或者其他的非金屬材料。上述的具體實施方式僅僅是示意性的，而不是具有限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨下的任何改進(jìn)技術(shù)方案，均處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。