阅读说明：本技术 一种超材料样件制备方法 (Preparation method of metamaterial sample piece ) 是由 贾顺利 付雅 于 2019-07-26 设计创作，主要内容包括：本发明属于航空复合材料制造领域,具体涉及一种超材料样件制备方法。该方法首先根据超材料设计方案,在超材料刻蚀覆铜板余量区添加定位图案；再根据超材料设计,进行预浸料和刻蚀覆铜板的铺放,并且每铺放一层刻蚀覆铜板,进行室温压实,并且采用胶粘固定,然后进行超材料蒙皮的固化；然后超材料蒙皮材料制备完成后,根据超材料蒙皮的切割线,进行超材料蒙皮的切割；最后对齐超材料蒙皮与蜂窝,将超材料蒙皮与蜂窝的胶接,胶接完成后,得到超材料样件。本发明提出的方法解决了超材料蒙皮的对正问题,提高了超材料的电磁调控能力。(The invention belongs to the field of manufacturing of aviation composite materials, and particularly relates to a preparation method of a metamaterial sample. Firstly, adding a positioning pattern in a margin area of a metamaterial etching copper-clad plate according to a metamaterial design scheme; laying a prepreg and an etched copper-clad plate according to the metamaterial design, compacting at room temperature by laying one etched copper-clad plate layer each time, fixing by adopting adhesion, and curing the metamaterial skin; then, after the metamaterial skin material is prepared, cutting the metamaterial skin according to the cutting line of the metamaterial skin; and finally, aligning the metamaterial skin and the honeycomb, gluing the metamaterial skin and the honeycomb, and obtaining the metamaterial sample piece after the gluing is finished. The method provided by the invention solves the alignment problem of the metamaterial skin, and improves the electromagnetic regulation and control capability of the metamaterial.)

一种超材料样件制备方法

技术领域

本发明属于航空复合材料制造领域，具体涉及一种超材料样件制备方法。

背景技术

超材料具有可通过调节微结构单元的形状及尺寸，控制人工电谐振器、磁谐振器的谐振频率，得到超宽频段(从GHz到光频段)内所需的频率选择的电磁响应的特点。为此，将其应用到雷达天线罩中，扩展频带宽度，增加频带截止等，是雷达天线罩技术发展的主要方向之一。

在超材料天线罩的制备过程中，为了控制电磁谐振，在超材料天线罩中，设置多层带有金属结构单元的结构单元，并且该金属结构单元的空间构成一定的排布。并且一般采用刻蚀覆铜板作为金属结构单元载体，将其夹杂中复合材料中，形成电磁谐振的控制。

在超材料的制备过程中，需要对刻蚀覆铜板层间的位置对应关系进行控制，若采用定位销进行覆铜板位置定位，其无法满足对于超材料定位的精度要求，由于刻蚀覆铜板的厚度较小，刚性较弱，现有的定位方法无法形成有效定位。

发明内容

发明目的：为了解决超材料平板制备过程中的定位问题，提出一种超材料制备工艺方法。

技术方案：一种超材料样件制备方法，该方法是在超材料刻蚀覆铜板的刻蚀过程中，在超材料刻蚀覆铜板的余量区设置定位图案，该定位图案为按照相同的基准在刻蚀覆铜板的固定位置，在进行超材料制备过程中，根据超材料结构设计，进行刻蚀覆铜板和预浸料的依次铺放，并且将铺放好的刻蚀覆铜板采用压敏胶带进行固定。

按照上述方法进行多层刻蚀覆铜板与预浸料的铺放，上述铺放完成后，进行预浸料的固化。

按照上述方式制备超材料蒙皮材料，然后进行超材料蒙皮材料与蜂窝材料的胶接。

该胶接方式为：在超材料蒙皮材料的边缘进行刻蚀定位边界线，然后将超材料蒙皮材料按照定位边界线进行加工，最后进行C夹层超材料的制备。

本发明具体实现步骤为：

步骤一，根据超材料设计方案，在超材料刻蚀覆铜板余量区添加定位图案。其中定位图案能够在进行超材料刻蚀覆铜板定位时，定位图案能够相互重叠；

步骤二，根据超材料设计，进行预浸料和刻蚀覆铜板的铺放，并且每铺放一层刻蚀覆铜板，进行一次室温压实，并且采用胶粘固定，然后进行超材料蒙皮的固化；

步骤三，超材料蒙皮材料制备完成后，根据超材料蒙皮的切割线，进行超材料蒙皮的切割；

步骤四，以挡板边缘为基准，进行超材蒙皮与蜂窝的胶接，胶接完成后，基得超材料样件。

有益技术效果：本发明的超材料制备工艺方法，解决了超材料制备过程中，超材料蒙皮内刻蚀覆铜板层与层的对正问题，同时也解决了超材料制备过程中，超材料蒙皮的对正问题，提高了超材料的电磁调控能力，具有较大的实际应用价值。本发明在航空制造技术领域有一定的应用价值，具有一定的经济效益。

附图说明

图1金属屏结构示意图，

图2超材料蒙皮结构示意图，

图3为超材料蒙皮与蜂窝胶接示意图，

图中，1为对齐图案，2为刻蚀覆铜板有效区边界线，3为刻蚀覆铜板对齐图案4为超材料下蒙皮，5为第一蜂窝，6为超材料中蒙皮，7为第二蜂窝，8为超材料上蒙皮，9为模具压板，10为模具挡板，11为超材料蒙皮切割线。

具体实施方式

本发明提出了一种超材料制备工艺方法；本方法以定位图案进行层内刻蚀覆铜板的定位，然后采用机械方式进行层间超材料蒙皮材料的定位，该定位方法采用较为简单的工艺措施，进行了超材料刻蚀覆铜板的定位和超材料蒙皮的定位，完成了超材料平板的制备，对于超材料的制备具有较高的应用价值。

本发明提供一种超材料平板的制备工艺方法，在超材料平板设计过程中，在刻蚀覆铜板金属结构单元有效区域外，设计工艺定位措施，进行刻蚀覆铜板层间的定位，以形成超材料制造时形成空间结构电磁调控功能。

该方法首先确定第一层刻蚀覆铜板的位置，然后后续刻蚀覆铜板与第一层刻蚀覆铜板进行定位，在层间形成空间结构定位，解决了由于刻蚀覆铜板层间的位置偏差导致超材料电磁调控的变差，增加了超材料电磁调控能力，提高了超材料电磁性能。

本发明针对目前采用多层刻蚀覆铜板在复合材料内，其金属结构单元周期排列来达到其对电磁谐振调控，不同的金属结构单元的周期排列对电磁谐振调控不同。由于超材料的电磁调控特性，需要采用多层刻蚀覆铜板作为电磁调控单元，对于含毫米级金属结构单元的超材料，在其制备过程中，需要对每层刻蚀覆铜板进行定位，为此，本发明采用多标准相对定位法进行刻蚀覆铜板层间的定位。

为此，通过分析，采用在多标准相对定位法进行超材料用多层刻蚀覆铜板的定位，提高层状超材料定位时的定位精度，满足超材料的应用要求。

对于由三层超材料蒙皮和两层蜂窝组成的C夹层超材料，每层蒙皮由三层刻蚀覆铜板和三层预浸料组成的超材料平板，其制备过程为：

1、在超材料蒙皮层内的刻蚀覆铜板有效区外设置对齐图案，在刻蚀时，将对齐图案外的所有覆铜刻蚀掉，以方便刻蚀覆铜板的对齐；

2、根据超材料设计，进行预浸料和刻蚀覆铜板的铺放，并且每铺放一层刻蚀覆铜板，进行一次室温抽真空压实，并且采用压敏胶带对刻蚀覆铜板进行固定，当三层刻蚀覆铜板和三层预浸料铺贴完成后，然后进行超材料蒙皮的固化；

3、超材料蒙皮材料制备完成后，去除超材料蒙皮材料切割线外的余量；

4、以模具挡板的内边缘为基准，将超材料蒙皮与模具挡板对齐，进行超材蒙皮间的定位，然后胶接完成超材料样件的制备。