基于微流控技术的介质可调吸波超材料及其性能调控装置制造方法及图纸

本公开涉及一种基于微流控技术的介质可调吸波超材料及其性能调控装置。该介质可调吸波超材料包括：一全反射层；以及含有微流道的至少一超材料层，设置于所述全反射层之上。该性能调控装置包括沿液体介质流向由液体输送管道依次连通的液体介质推送组件、液体介质混合组件、介质可调吸波超材料和液体介质回收器，其中介质可调吸波超材料用于从材料和结构两个方面实现超材料的吸波性能。利用本公开，实现了吸波超材料功能结构与控制组件的分离，使吸波超材料结构部分具有较小的厚度，同时可实时精确地调控微流道内吸波介质特性，并获得高效的吸波性能。高效的吸波性能。高效的吸波性能。

【技术实现步骤摘要】
基于微流控技术的介质可调吸波超材料及其性能调控装置


[0001]本公开涉及微流控和吸波超材料
，具体而言，涉及一种基于微流控技术的介质可调吸波超材料及其性能调控装置。

技术介绍

[0002]微流控技术也称为芯片实验室技术，其通道和构件尺寸最小可达几十微米，可灵活操控微小体积流体在通道或构件中流动。微流控技术是实现微结构精确可控的新型功能材料设计制备与性能调控的重要新兴手段，正在从化学平台的药物分析检测向多个领域拓展。
[0003]电磁吸波超材料由周期性重复单元组成，可有效吸收和衰减电磁辐射，达到消除电磁辐射污染的目标，已大量用于隐身技术、消除电磁辐射污染、天线等多个领域。然而，大部分吸波超材料在制造成型后不能调控介电常数和磁导率，这限制了其在上述领域的应用。通过特殊方式实现超材料电磁参数的调控，实现吸波超材料性能可调，有助于拓展吸波超材料的应用范围。目前，可调吸波超材料的调控方法主要有电压、磁场、热和机械四种方法，超材料在设计时除了可变电磁参数的功能结构，还需要在功能结构外增加电压、磁场、热源、机械装置等，这直接导致超材料厚度和体积的增加。因此，在实现可调吸波超材料功能特性的同时，尽可能地减小吸波超材料的厚度，对于可调吸波超材料的实际应用具有重要意义。
[0004]经查询，目前已公开的与微流控技术和可调吸波超材料相关度较高的现有技术如下：第一，采用机械可调方式实现超材料吸波性能调控的填充水的机械可调电磁吸波超材料；第二，通过改变沙土内含水量调控介电常数的介质基宽带可调超材料吸波体，这种调控方法不易实现吸波性能的精确、实时调控；第三，通过感知外部环境温度发生形状变化，进而改变微流体超材料结构单元形状和吸波性能的频率可调节的智能吸波超材料及其制备方法，属于热控或温控机制；第四，基于PDMS封装技术的微流体超材料结构，设计了便于封装的超材料结构，但是不能调控超材料吸波性能；第五，基于水层的可调谐光学透明宽带超材料吸波器，特色在于通过调控水层厚度实现吸波性能调控。
[0005]目前，尚未公开有采用微流控技术实现液体介质可调的吸波超材料和性能调控装置。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本公开的主要目的在于提供一种基于微流控技术的介质可调吸波超材料及其性能调控装置，以采用微流控技术实现液体介质可调的吸波超材料，精确地调控微流道内吸波介质特性，获得高效的吸波性能。
[0007]为达到上述目的，根据本公开的一个方面提供了一种基于微流控技术的介质可调吸波超材料的性能调控装置，该装置包括沿液体介质流向由液体输送管道依次连通的液体介质推送组件2、液体介质混合组件4、介质可调吸波超材料6和液体介质回收器8，其中：
[0008]液体介质推送组件2，用于将多种不同介电常数的液体介质经过液体输送管道推送至所述液体介质混合组件4；
[0009]液体介质混合组件4，用于混合多种不同介电常数的液体介质，并将混合后的液体介质经过液体输送管道送入所述介质可调吸波超材料6；
[0010]介质可调吸波超材料6，用于从材料和结构两个方面实现超材料的吸波性能；
[0011]液体介质回收器8，用于收集并再利用所述介质可调吸波超材料6中排出的多余溶液。
[0012]上述方案中，所述液体介质推送组件2还连接有一压力控制组件1，用于采用气动控压模式或电动控压模式控制所述液体介质推送组件2中多种不同介电常数的液体介质的推送压力。
[0013]上述方案中，所述气动控压模式系通过气泵供压、气阀调压和程序控制模块组合实现压力调节，通过气压大小调控液体介质的推送速度；所述电动控压模式系通过电机带动丝杠运转，丝杠连接液体介质推送杆，并由程序控制电机转速，进而控制液体介质的推送速度。
[0014]上述方案中，所述液体介质推送组件2在所述气动控压模式或所述电动控压模式下将多种不同介电常数的液体介质经过液体输送管道推送至所述液体介质混合组件4，其中：在所述气动控压模式下，所述液体介质推送组件2采用多个点胶针筒，针筒内装有液体介质，通过气压推动点胶针筒内部活塞推送液体介质；在所述电动控压模式下，所述液体介质推送组件2采用多个注射器，所述注射器至少包含活塞杆、活塞和针筒，丝杠通过转换组件推动活塞杆和活塞，进而实现液体介质的推送。
[0015]上述方案中，所述点胶针筒和所述注射器的材质均采用聚丙烯或不锈钢；所述液体介质采用水、醇类、酯类、酮类中的至少一种；所述液体介质通过添加本征导电高分子、碳纳米管、氧化石墨烯或导电炭黑来提高液体介质的介电常数和介电损耗角正切，或者添加易溶于相应溶剂的材料来提高或降低液体介质的介电常数。
[0016]上述方案中，所述醇类包括甲醇、乙醇和异丙醇中的至少一种；所述酯类包括乙酸乙酯和乙酸丁酯中的至少一种；所述酮类包括丙酮和丁酮中的至少一种；所述相应溶剂采用无毒、微毒或低毒溶剂，至少包括水和乙醇。
[0017]上述方案中，所述液体介质推送组件2中点胶针筒或注射器的数量至少为两个；充入所述液体介质推送组件2中不同点胶针筒或注射器中的多种不同介电常数的液体介质满足混溶的条件。
[0018]上述方案中，所述液体介质混合组件4为一液体混合管，系具有一定直径的管状结构，内部包含沿管轴向排列的多层螺旋扇形结构挡板。
[0019]上述方案中，所述液体介质由所述液体介质推送组件2推送，经过液体输送管道进入所述液体介质混合组件4，在所述液体介质混合组件4内部所述液体介质每流经一层螺旋形挡板便混合一次，在所述液体介质混合组件4的另一端达到完全混合的程度，完成混合的液体介质经过液体输送管道进入所述介质可调吸波超材料6。
[0020]上述方案中，所述介质可调吸波超材料6包括：一全反射层；以及含有微流道的至少一超材料层，设置于所述全反射层之上。
[0021]上述方案中，所述全反射层选用金属材料或具有高反射性能的非金属材料。其中，
所述金属材料至少包括铜箔和铝箔；所述非金属材料包括碳纤维表面毡、连续碳纤维复合材料、石墨膜和碳纳米管膜中的至少一种。
[0022]上述方案中，所述含有微流道的至少一超材料层采用聚甲基丙烯酸甲酯、硅橡胶、环氧树脂、酚醛树脂、光固化树脂中的至少一种。
[0023]上述方案中，所述微流道采用多次往复和纵横交叠设计，包括螺旋线型微流道、Ω型微流道或工字型微流道中的至少一种。其中所述各超材料层中的微流道采用相同或不同的结构，且各超材料层中的微流道相互连通。
[0024]上述方案中，所述全反射层与所述超材料层之间采用树脂粘接，所述树脂包括环氧树脂、酚醛树脂、光固化树脂、聚丙烯酸酯中的至少一种。
[0025]上述方案中，所述全反射层与所述超材料层之间采用含有高导电填料的树脂。其中，所述含有高导电填料的树脂为导电银胶，所述导电银胶固化后既能够实现全反射层与超材料层的高效粘接，也能够实现对电磁波的高效反射。
[0026]上述方案中，所述液体介质回收器8通过液体输送管道连接于所述介质可调吸波超材料6，收集所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于微流控技术的介质可调吸波超材料的性能调控装置，其特征在于，该装置包括沿液体介质流向由液体输送管道依次连通的液体介质推送组件(2)、液体介质混合组件(4)、介质可调吸波超材料(6)和液体介质回收器(8)，其中：液体介质推送组件(2)，用于将多种不同介电常数的液体介质经过液体输送管道推送至所述液体介质混合组件(4)；液体介质混合组件(4)，用于混合多种不同介电常数的液体介质，并将混合后的液体介质经过液体输送管道送入所述介质可调吸波超材料(6)；介质可调吸波超材料(6)，用于从材料和结构两个方面实现超材料的吸波性能；液体介质回收器(8)，用于收集并再利用所述介质可调吸波超材料(6)中排出的多余溶液。2.根据权利要求1所述的基于微流控技术的介质可调吸波超材料的性能调控装置，其特征在于，所述液体介质推送组件(2)还连接有一压力控制组件(1)，用于采用气动控压模式或电动控压模式控制所述液体介质推送组件(2)中多种不同介电常数的液体介质的推送压力。3.根据权利要求2所述的基于微流控技术的介质可调吸波超材料的性能调控装置，其特征在于，所述气动控压模式系通过气泵供压、气阀调压和程序控制模块组合实现压力调节，通过气压大小调控液体介质的推送速度；所述电动控压模式系通过电机带动丝杠运转，丝杠连接液体介质推送杆，并由程序控制电机转速，进而控制液体介质的推送速度。4.根据权利要求3所述的基于微流控技术的介质可调吸波超材料的性能调控装置，其特征在于，所述液体介质推送组件(2)在所述气动控压模式或所述电动控压模式下将多种不同介电常数的液体介质经过液体输送管道推送至所述液体介质混合组件(4)，其中：在所述气动控压模式下，所述液体介质推送组件(2)采用多个点胶针筒，针筒内装有液体介质，通过气压推动点胶针筒内部活塞推送液体介质；在所述电动控压模式下，所述液体介质推送组件(2)采用多个注射器，所述注射器至少包含活塞杆、活塞和针筒，丝杠通过转换组件推动活塞杆和活塞，进而实现液体介质的推送。5.根据权利要求4所述的基于微流控技术的介质可调吸波超材料的性能调控装置，其特征在于，所述点胶针筒和所述注射器的材质均采用聚丙烯或不锈钢；所述液体介质采用水、醇类、酯类、酮类中的至少一种；所述液体介质通过添加本征导电高分子、碳纳米管、氧化石墨烯或导电炭黑来提高液体介质的介电常数和介电损耗角正切，或者添加易溶于相应溶剂的材料来提高或降低液体介质的介电常数。6.根据权利要求5所述的基于微流控技术的介质可调吸波超材料的性能调控装置，其特征在于，所述醇类包括甲醇、乙醇和异丙醇中的至少一种；所述酯类包括乙酸乙酯和乙酸丁酯中的至少一种；
所述酮类包括丙酮和丁酮中的至少一种；所述相应溶剂采用无毒、微毒或低毒溶剂，至少包括水和乙醇。7.根据权利要求4所述的基于微流控技术的介质可调吸波超材料的性能调控装置，其特征在于，所述液体介质推送组件(2)中点胶针筒或注射器的数量至少为两个；充入所述液体介质推送组件(2)中不同点胶针筒或注射器中的多种不同介电常数的液体介质满足混溶的条件。8.根据权利要求1所述的基于微流控技术的介质可调吸波超材料的性能调控装置，其特征在于，所述液体介质混合组件(4)为一液体混合管，系具有一定直径的管状结构，内部包含沿管轴向排列的多层螺旋扇形结构挡板。9.根据权利要求8所述的基于微流控技术的介质可调吸波超材料的性能调控装置，其特征在于，所述液体介质由所述液体介质推送组件(2)推送，经过液体输送管道进入所述液体介质混合组件(4)，在所述液体介质混合组件(4)内部所述液体介质每流经一层螺旋形挡板便混合一次，在所述液体介质混合组件(4)的另一端达到完全混合的程度，完成混合的液体介质经过液体输送管道进入所述介质可调吸波超材料(6)。10.根据权利要求1所述的基于微流控技术的介质可调吸波超材料的性能调控装置，其特征在于，所述介质可调吸波超材料(6)包括：一全反射层；以及含有微流道的至少一超材料层，设置于所述全反射层之上。11....

【专利技术属性】
技术研发人员：段慧玲，梁吉勇，吕鹏宇，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：