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有关生产外墙保温板的先进技术

浏览:92 发表时间:2019-12-24 16:56:33

        电子束光刻是目前采用最多、分辨率***、使用最灵活的超材制备技术。标准的电子束光刻工艺一般包括基片预处理、涂胶、前烘对准和曝光、显影、清洗、后烘、刻蚀、去胶等几个基本步骤。其对准精度较高、曝光简单、易于加工成多层材料故常用于外墙保温板材料的制督和高精度掩模板的制备。但电子束光刻存在磁透镜的像差问题同时也存在邻近效应和曝光效率低等问题。通过合适消像差手段提高电磁透镜聚焦电子的能力和通过几何尺寸预校正、剂量分区校正等工艺手段可以将电子束光刻系统的分辨率提高至5nm。到目前为止,电子束光刻依然是制备超材料的主要手段电子束刻蚀技术是利用聚焦后的电子束对基片上的抗蚀剂进行曝光曝光后在抗蚀剂中产生具有不同溶解性能的区域选择适当的显影剂对其进行显影,就可以得到预先设计的图形。沿用此方法,Tandaechanurat等成功制备了具有扭曲光学平面的超材料。研究现状表明,印刷电路板工艺制造的金属谐振超材料存在高频谐振、电磁损耗较高、工作带竞较窄、难以扩展到光波段、难以实现各向同性的复杂三维结构器件制造等缺陷机械加工仅适用于功能较为简单的二维或三维结构难以加工微观或宏观形态复杂的超材料单元阵列微纳制造工艺难以制造三维复杂微单元结构,成型尺寸较小难以实现微观宏观跨尺度制造。

        由此可知,三维超材料的创新应用与制造工艺紧密相连制造工艺手段的缺乏已成为超材料尤其是三维超材料创新发展的瓶颈制约着复杂结构、多材料体系、多功能超材料结构器件的实现。外墙保温板结构的本质是多种材料的空间可控分布,核心是如何实现具有多材料特征结构的可控制造。现有制造工艺难以实现多材料曲面或复杂结构的制造因此介电材料与金属材料同步制造工艺将有助于推动三维谐振型超材料结构的创新设计与实现推动谐振型超材料向工程实用化方向发展。目前超材料结构多以电磁特性调控为主要设计目标如采用介质板打孔、电子束刻蚀、印刷电路板以及光固化3D打印工艺所制造结构可实现所设计的电磁调控性能但结构设计与制造过程中普遍未考虑其力学或其他相关性能缺乏基本的结构承载能力,无法满足实际应用需求。此外,轻质超材料结构、电电磁双功能超材料复合结构、力电磁双功能超材料、热电磁智能超材料等多功能耦合的新型超材料结构的实现,需要多功能耦合设计策略与制造工艺的支撑。具有变形、调频等新型功能的超材料器件对结构性能提出了新的要求即智能结构的制造其基本原理是结构在制造完成后,在外界条件剌激下,随时间能够进行可控变形实现外墙保温板材料功能的可控调节,制造智能超材料。而这些对智能结构制造技术的需求正好与增材制造领域的4D打印技术不谋而合将成为超材料结构制造技术的最前沿发展方向。

        超材料的优势在于突破传统材料的束缚制造出功能新颖、现有技术更容易制备的电磁功能结构。纵观其发展历程,超材料一直在向着高应用性的方向发展应用范围从微波到红外,到光波段不断扩展适用频段制造工艺从印刷电路板工艺、机械加工工艺到3D打印、微纳制造既可以加工毫米级大尺寸超材料亦可以加工纳米级高精度超材料结构功能涉及电磁波调控、传输、吸收、能量转化等诸多方面,展现出了强大的电磁调控能力。展望未来跨尺度、多材料智能超材料结构的制造技术将引领未来超材料的发展方向而具有复杂结构一体化制造能力的3D4D打印技术将成为超材料结构制造的核心技术。超材料可用于构造电磁波能量吸收结构。目前绝大多数超材料吸波结构由谐振型超材料构成,利用超材料等效介电常数和等效磁导率的虚部产生电磁损耗的能力实现对电磁波的吸收。2008年N.I.Landy和DRSm利用印刷电路板工艺制造的金属谐振超材料在微波段实现了对电磁波的高效吸收。美国俄亥俄州立大学利用空间轴对称结构超材料实现了对多极化电磁波的吸收并获得相对较大的吸收角度瑞典皇家理工学院通过组合多层不同的超材料单胞阵列的结构,实现了较竞的电磁吸收频带。另外DRSmith教授课题组从能量回收和转化的角度提出另—种超材料吸波结构将整流电路嵌入SRR金属谐振环超材料单胞将吸收的电磁波能量转化为电流通过阵列结构回收能量。


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