本發明專利技術提供了一種超材料介質基板材料及其加工方法，包括以下步驟：101.介孔二氧化鈦粉末的制備；102.將上述步驟得到的介孔二氧化鈦粉末與聚四氟乙烯乳液在常溫下混合攪拌均勻，提取介孔二氧化鈦-聚四氟乙烯膜，得到超材料的介質基板材料。通過應用本發明專利技術的超材料介質基板材料及其加工方法，將有機高分子材料與多孔材料復合，綜合了有機、無機材料的優點，可以增強超材料基板材料的力學性能，提高基板材料的玻璃化轉變溫度，制備出綜合性能較好的高介電常數超材料介質基板材料，具有良好的開發與應用前景。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及超材料領域，具體地涉及一種超材料的介質基板材料及其加工方法。
技術介紹
超材料一般由多個超材料功能板層疊或按其他規律陣列組合而成，超材料功能板包括介質基板以及陣列在介質基板上的多個人造微結構，現有超材料的介質基板為均一材質的有機或無機基板，如FR4、TPl等等。陣列在介質基板上的多個人造微結構具有特定的電磁特性,能對電場或磁場產生電磁響應,通過對人造微結構的結構和排列規律進行精確設計和控制，可以使超材料呈現出各種一般材料所不具 有的電磁特性，如能匯聚、發散和偏折電磁波等。目前已經商品化的高頻基板主要有三大類聚四氟乙烯(PTFE)基板、熱固性聚苯醚(Polyphenyl Oxide)、交鏈聚丁二烯基板和環氧樹脂復合基板(FR-4)。其中聚四氟乙烯基板的介電常數為2. 1-10. 6，而環氧樹脂復合基板的介電常數為4. 2-5. 4，從組成與結構、制備方法和介電性能等方面考慮，低介電常數材料主要分為無機材料、有機材料、無機/有機復合相為基體的低介電常數材料。有機低介電常數材料種類繁多，性質各異，其中以聚合物低介電常數材料居多，如聚酰亞胺、聚苯醚、聚乙烯等。有機材料由于材料本身構成分子的規整性好，材料的介電常數都很低，但缺點是一般有機物不耐高溫，與金屬粘附力不夠。比較典型的無機低介電常數材料有無定形碳氮薄膜、多晶硼氮薄膜、氟硅玻璃等。二氧化鈦具有很高的化學穩定性、熱穩定性、耐化學腐蝕性、強氧化性及無毒、無副作用，介電常數為100左右，是一種很好的填充材料。介孔二氧化鈦具有高比表面積，有序的孔道結構，孔徑尺寸在一定范圍內可調，表面易于改性等特點，可以有效地增強二氧化鈦光催化、光電轉換等功能，在水處理、空氣凈化、太陽能電池等方面展現出廣闊的應用前景。有機/無機復合多孔低介電常數材料綜合了有機、無機材料的優點。聚四氟乙烯具有良好的機械強度和較高的玻璃化轉變溫度，已經被應用于超材料中作為基板材料，因此，通過將聚四氟乙烯膜、介孔二氧化鈦復合制備出的材料具有較高的玻璃化轉變溫度，同時具有較好的力學性能，具有很好的開發應用前景。綜上所述，開發一種與金屬粘附力強、具有優越力學性能和較高玻璃化轉變溫度的高介電常數復合基板材料勢在必行。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供一種超材料的介質基板材料及其加工方法，通過此方法加工的高介電常數基板材料具有較高的玻璃化轉變溫度，與金屬粘附力強，力學性能優越的特點，擁有良好的開發與應用前景。本專利技術實現專利技術目的首先提供一種超材料的介質基板材料及其加工方法，包括以下步驟101.介孔二氧化鈦粉末的制備；102.將上述步驟得到的介孔二氧化鈦粉末與聚四氟乙烯乳液在常溫下混合攪拌均勻，提取介孔二氧化鈦-聚四氟乙烯膜，得到超材料的介質基板材料。在步驟101中介孔二氧化鈦粉末的制備方法包括以下步驟1011.介孔二氧化鈦的制備將十六烷基三甲基溴化銨溶于無水乙醇溶液中，力口入酸溶液做催化劑，在常溫下攪拌均勻，緩慢滴加鈦酸丁酯，靜置形成二氧化鈦溶膠，將二氧化鈦溶膠放入高壓反應釜中加熱，形成二氧化鈦凝膠，將其過濾、烘干、煅燒后得到介孔二氧化鈦；1012.對介孔二氧化鈦進行疏水處理將十二烷基三甲氧基硅烷溶于無水乙醇中，加入酸溶液調節PH值，將步驟1011制得的介孔二氧化鈦分散到甲苯中，將十二烷基三甲氧基硅烷-無水乙醇溶液與介孔二氧化鈦-甲苯溶液置于四口燒瓶中混合均勻，通入氮氣和冷卻水，加熱至甲苯回流，將回流處理完畢的混合溶液冷卻至室溫，分離、干燥后用索氏提取器抽提介孔二氧化鈦，烘干得到疏水處理后的介孔二氧化鈦粉末。·作為優選的實施方式，所述步驟1011中，所述鈦酸丁酯為鈦源，所述十六烷基三甲基溴化銨為模板劑，所述無水乙醇溶液為溶劑。作為優選的實施方式，所述步驟1011中，所述酸溶液催化劑可以是鹽酸溶液、硝酸溶液、硫酸溶液或磷酸溶液，所述酸溶液的濃度應控制在2-12mol/L。作為優選的實施方式，所述步驟1011中，所述鈦酸丁酯與所述十六烷基三甲基溴化銨加入量的質量比為鈦酸丁酯十六烷基三甲基溴化銨=O. 5-3. 5。作為優選的實施方式，所述步驟1011中，將所述高壓反應釜的溫度控制在60-120°C，時間控制在 24-72h。作為優選的實施方式，所述步驟1011中，將所述煅燒溫度控制在400-600°C，煅燒時間控制在3-6h。作為優選的實施方式，所述步驟1012中，在機械攪拌下利用超聲波將介孔二氧化鈦粉末分散到甲苯中，分散時間控制在10-40min。作為優選的實施方式，所述步驟1012中，所述十二烷基三甲氧基硅烷與所述介孔二氧化鈦粉末加入量的質量比為十二烷基三甲氧基硅烷介孔二氧化鈦=I. 5-7. 5。作為優選的實施方式，所述步驟1012中，所述酸溶液為鹽酸溶液或硝酸溶液，酸溶液的加入量控制在使十二烷基三甲氧基硅烷-無水乙醇溶液與介孔二氧化鈦-甲苯溶液的PH彡2。作為優選的實施方式，所述步驟1012中，將所述索氏提取器抽提時間控制在10-14h。作為優選的實施方式，所述步驟102中，用旋轉提拉法或靜置干燥法提取介孔二氧化鈦-聚四氟乙烯膜。一種超材料，包括至少一個超材料功能板，所述超材料功能板由介質基板以及陣列在介質基板上的多個人造微結構組成，所述介質基板為介孔二氧化鈦-聚四氟乙烯薄膜材料，所述介孔二氧化鈦-聚四氟乙烯薄膜材料由以上任一項所述的超材料的介質基板材料制備方法制得。通過應用本專利技術的超材料介質基板材料及其加工方法,可以提高超材料介質基板材料的玻璃化轉變溫度，增強超材料介質基板材料的力學性能，對于制造一種性能優越的高介電常數超材料介質基板材料具有重要意義。附圖說明圖I，超材料介質基板材料的加工方法流程圖。圖2，介孔二氧化鈦粉末的加工方法流程圖。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本專利技術進行詳細說明。本專利技術是將有機高分子材料聚四氟乙烯與多孔高介電常數材料二氧化鈦復合形 成有機/無機復合多孔低介電常數材料，綜合了兩種材料的特點，增強了基板材料的力學性能和玻璃化轉變溫度。同時，在制備介孔二氧化鈦的過程中利用溶膠-凝膠法，簡便易行，對于環境及實驗設備的要求較低，易于實現。實施例I本實施例的加工方法如下1011.介孔二氧化鈦的制備將O. 7g十六烷基三甲基溴化銨溶于20ml無水乙醇溶液中，加入5ml的4mol/L鹽酸溶液做催化劑，在常溫下攪拌均勻，緩慢滴加O. 8g鈦酸丁酯,在35°C的溫度下靜置20h形成二氧化鈦溶膠,將二氧化鈦溶膠放入80°C的高壓反應釜中加熱48h，形成二氧化鈦凝膠，將其過濾、烘干，在500°C的環境下煅燒3h，得到介孔二氧化鈦；1012.對介孔二氧化鈦進行疏水處理將IOg十二烷基三甲氧基硅烷溶于IOml無水乙醇中，加入鹽酸溶液調節PH值至I. 5，取4g步驟1011制得的介孔二氧化鈦利用超聲波分散到120ml甲苯中，將十二烷基三甲氧基硅烷-無水乙醇溶液與介孔二氧化鈦-甲苯溶液置于四口燒瓶中混合均勻，通入氮氣和冷卻水，加熱至甲苯回流，保持I. 5h，將回流處理完畢的混合溶液冷卻至室溫，離心分離、干燥后用索氏提取器抽提12h，烘干得到疏水處理后的介孔二氧化鈦粉末；102.將上述步驟得到的介孔二氧化鈦粉末與聚四氟乙烯乳液在常溫下混合攪拌均勻，利用旋轉提拉法提取介孔二氧化本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種超材料介質基板材料的加工方法，其特征在于，包括以下步驟：101.介孔二氧化鈦粉末的制備；102.將上述步驟得到的介孔二氧化鈦粉末與聚四氟乙烯乳液在常溫下混合攪拌均勻，提取介孔二氧化鈦?聚四氟乙烯膜，得到超材料的介質基板材料。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉若鵬，趙治亞，繆錫根，付珍，
申請(專利權)人：深圳光啟高等理工研究院，深圳光啟創新技術有限公司，
類型：發明
國別省市：
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