電介質複合材料的製作方法

2023-06-10 15:16:41

專利名稱：電介質複合材料的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種製造電介質複合材料的方法及其所形成的複合材料。術語複合材料是指任何包含彼此間有分立界面的兩種材料的介質。
電子能帶結構是大多數物理學者和電氣工程師所熟知的概念在晶體材料內部，能帶結構描述了電子在外加電場的影響下在材料內可運動的能量範圍。這種材料內尤為令人感興趣的是「電子帶隙」—一個能量範圍，具有這種能量的電子在該晶體中的傳播是受禁的。從晶體內構成原子或分子周期排列而形成的晶面上布喇格反射的電子波的有害影響，造成了該電子帶隙。該帶隙有助於解釋諸如導熱和電導性等宏觀現象，並可在半導體以及電子器件的設計中加以利用。
Yablonovitch[1]和John[2]建議，應該對周期性介質中傳播的電磁(EM)場使用相似的原理--即介電常數的空間周期性分布可以產生。「光子帶隙」，這是在周期性介質中電磁傳播在各個方向都受禁的一個頻率範圍。這樣的材料是已知的「光子晶體」。「光子的」一詞意思是指一種與光和近紅外電磁波譜區間中的現象有關，而且這正是Yablonovitch等人提出的應用區間。但是，該現象的原理適用於整個電磁波譜範圍，而且儘管本文給出的具體例子涉及到微波波段，但這個具體實例不意味著將本發明的範圍限制在這樣或那樣的區間內。
Yablonovitch和John最初都認為面心立方(FCC)晶格是觀察光子帶隙的最好結構。它存在所有14個布喇菲晶格的最接近球面布裡淵區，因此最可能存在完全的(即延伸到整個4兀立體角)和絕對的(即存在於兩個EM極化方向)帶隙。對整個晶體結構的全面說明，需要用電介質空間分布函數做一基本說明(晶胞的構成)。
Yablonovitch等人[3]能描述出微波頻段中完全的和絕對的光子帶隙。他們成功地揭示了在各向同性的高介電常數無損材料--Stycast Hj-KTM中鑽孔而形成的FCC晶體中所產生的效應。這種由Emerson and Cuming(現在是W.R.Grace的分部)製造的材料是一種複合材料，它包括低介電常數聚合物(聚苯乙烯)和高介電常數粉狀填充物(二氧化鈦)。市場上有介電常數為3至30的電介質填料出售。Yablonovitch選擇了介電常數12(最接近13.6運個砷化鎵在光學頻段的介電常數)。他的結構是通過鑽出三個穿過聚合物表面上六角形點陣中各點的圓柱形孔隙而製成的。每個圓柱與垂直方向成34.26°，在水平方向三個孔隙彼此成120°角。表面的孔相隔11mm且半徑為0.5mm。該鑽孔過程產生一種結構，在其中圓柱孔隙貫穿到材料內，從而形成了沿[111]方向單軸對稱的FCC晶體。該結構有78％是空的。這是一個專利的結構[3a]並已經授予「Yablonovite」[4a]。
Yablonovitch〔3〕還建議了另一種包括在垂直於[111]方向的面上鑽出另3組孔的結構。該後一種結構具有全6-重菱形對稱結構並已經證明不能用鑽孔方法製作。已有預言，它比3-圓柱結構有更寬的帶隙[4b]。
Yablonovitch[3]已經表示出3一圓柱材料對傳播的抑制達到每個晶體層9dB的程度。在[110]方向上，6層晶體在中心頻率15GHz周圍20％寬度的透射頻譜中的整個頻率間隙上顯現出50dB的衰減。更為重要的是，當因打破內部電介質橋路而在晶體結構中產生缺陷時，在間隙的中心會出現窄的透過峰[5]。
參考文獻5a，5b和5c描述了另一種用於製作3-維光子晶體的結構。該結構由疊層布置的隔開的介質棒組成，並通常具有矩形的截面。該系統的好處在於該結構可以通過疊置一維刻蝕光柵的晶片而製得。
每個這類結構都有很具體的形式，和相應的特定製作方法。實際上，存在著大量的在原理上可以出現光子帶隙現象的結構。其中某一種結構可能會存在比其它結構更好的物理特性(即，對於給定組成材料之介電常數對比值的帶隙寬度)。因此，獲得一種構造光子晶體的一般方法是很有價值的。
抑制在材料內的傳播是指，晶體塊在各個角度無吸收損失地有效地反射帶隙內所有進入的輻射。該特性與抑制帶內的選擇頻譜透過率結合在一起，運對潛在的應用是有益的。
帶隙本身可以被設計成提供一種寬帶截止濾波器(超過中心頻率的30％[4])，並可引入對稱斷開的缺陷，以在帶隙內形成一個透過窗口。它可以被設計成比帶隙寬度窄得多；由此得到一種窄帶陷波濾波器。
另一種潛在的應用是作為偶極天線的全反射基板，光子晶體起著高效鏡面作用，以確保所產生的電磁輻射更多地發射且不被基板吸收。早期的研究已經表明，這樣的天線有更高的效率[6]。其它的應用是作為波導和空腔諧振器的無損耗介質。在參考文獻5d中還揭示了這些結構的許多其它應用。
本發明採用了立體平版製版(SL)快速塑型技術。SL是許許多多的快速塑型技術之一，它可以製備出大規模的三維物體。SL裝置(SLA)可以根據計算機輔助設計(CAD)工作站系統上所產生的計算機文件，在幾個小時內構築起三維宏觀物體。
該設計是用有專利權的3-維模擬CAD軟體實現的。該軟體包包括一個將CAD文件按一種.STL文件輸出的濾波器(.STL是用於快速塑型的標準文件類型的擴展名)。然後，用有專利權的軟體(「Bridgeworks」)修改該.STL文件，以在三維物體的構造中包含所必須的支撐結構。最後，再用有專利權的軟體(3D System提供的「Maestro」，見下文)從三維物體中計算出相應的參數，以通過與個人計算機連接來驅動SLA機。
根據本發明，製造具有周期性空間分布的兩種材料的電介質複合材料的方法，所述的材料具有充分不同的介電常數，使得該複合材料提供對某頻率範圍內的電磁輻射的阻障，該方法包括如下步驟通過配料單體的選擇性定位聚合而形成三維結構，所述的結構包括複合材料的低介電常數材料和對應於高介電常數材料的孔隙，以及在所述的孔隙內澆鑄高介電常數材料。
優選地，用雷射選擇性定位光致聚合配料單體而形成三維結構，且更為優選地，高介電常數材料包括在可固化主體聚合物中的高介電常數粉末。
根據本發明的第二方面，一種新穎的晶體具有下文所述的結構Tapsterite。
現在將參考以下附圖，通過實例說明本發明，其中

圖1表示與利用本發明生產的第一個樣品透射特性有關的性能數據；圖2表示與利用本發明生產的第二個樣品透射和反射特性有關的性能數據；圖3表示生產本發明的新晶體結構的經切割所得的四面體；圖4表示與本發明所生產的晶體結構對應的第一晶胞；及圖5表示與本發明所生產的晶體結構對應的第二晶胞。
SLA機的主要製造商是3D Systems of Valencia，California，USA。用於本發明具體實施例的SLA-250/40機，由可容納254mm×254mm×254mm體積的SL-5170液體樹脂的紫外(UV)屏蔽的機殼而構成。由Ciba-Geigy製造的該樹脂(CIBATOOL SL樹脂)可通過在紫外光下曝光而固化。該系統包括發射波長為325nm的25mW HeCd雷射器。內部光學系統是指，照在樹脂表面上的光束寬度大約為0.2mm的雷射束。該光學系統根據所連PC計算機傳達的數據指令對樹脂表面進行光束掃描。
在樹脂的表面發生局部固化。對該表面進行全掃描，在緊鄰該表面下的升降平臺上選擇性地聚合一層厚度為0.125mm的樹脂層。在完成每層掃描之後，平臺被降到樹脂槽內再提升到比液態樹脂表面低0.125mm的位置處，為下一次雷射掃描作準備。於是，一層接一層地構築起三維結構，直至達到所需的高度。在構築完成後，將該結構從槽中提升出來，並從該結構中排去多餘的液體樹脂。
然後，用異丙醇(IPA)，(即2-丙醇)或三聚丙二醇單甲基醚(TPM)洗滌該結構，以除去殘留的過量液體樹脂，並最後在後固化裝置(PCA)中固化，即把洗滌後的物料置於紫外光的照射下固化所有存留下的未固化單體。
該程序所用的製備方法包括下列步驟。首先，在CAD平臺上設計出高介電常數的結構，並將其轉換成反結構。也即，高介電常數區為空的，反之一樣。然後將所得的文件轉換成可被快速模型機(在此處是立體平板製版裝置，或SLA)讀取的格式。SLA生長出反預製品。所得的產物是低介電常數(環氧樹脂)的模件，在其中可真空澆鑄高介電常數材料。實際上，所引入的材料包括含高介電常數粉末的液體樹脂。SLA環氧樹脂的介電常數要足夠的低(對2至30GHz微波頻段的Ciba-Geigy SL5170樹脂而言，相對介電常數為3)，以使複合材料有一個足夠高的介電對比值，以形成完全和絕對的光子帶隙。
該方法包括，用上述標準的SL方法初步製造出SL聚合物的周期性材料。實際上，這包括CAD軟體中有關結構晶胞的幾何初始特性。在本實例中，SL聚合物為晶體的低介電常數組分。
後續的軟體處理是複製晶胞，以產生周期性結構。進一步的複製可修正該結構，形成相應的器件。
該結構或器件是用標準SL技術生長的。
用高介電常數材料填充結構的空隙，以提供必要的對比值。實際上，其中包括了製備包含高介電常數、低損耗粉末與可固化主體聚合物的混合物的填料。在真空條件下將該填料引入到模塑和注塑的SL樹脂中，且隨後使其硬化。
通過用Aries三維模擬CAD軟體在Sun工作站上設計出邊長為9.86mm的立方晶胞而製備出第一種樣品，該軟體是由MacNeal-Schwendler公司開發的。第二種樣品也是通過在與設計第一樣品使用的相同的系統上設計出邊長為17.08mm，12.08mm和6.97mm的長方體晶胞而製得的。兩種樣品所用的結構是在別處所述的交叉四面體型的。所用的填充比例被設計為70％的低介電常數材料比30％高介電常數材料。隨後測量的構成材料介電常數是3和12.5。
.STL格式的雙晶胞文件被傳遞到Silicon Graphics Indy工作站並複製，並用有專利權的Maestro軟體(3D Systems公司提供的)在第一樣品中給出一層23×4單元的立方晶胞，而在第二樣品中給出一層20×2長方體晶胞，然後再用有專利權的軟體Bridgeworks(美國Valercia，California，Solid Concepts公司提供的)在該結構中添加支撐網格。Maestro軟體也用於計算SLA機構築該結構所必需的參數。這是一個自動「切片」程序，它計算構成最終物體的各片SL聚合物的參數。PC軟體輸出四個「構築」文件(名為「vector」，「range」，「layer」，和「parameter」的文件)。
然後，這些從工作站輸出的文件被輸入到連接在SLA機上且包含系統控制軟體3D Bluid(3D Systems公司提供的)的PC計算機中，該機按指令構築有相應支撐的下層，和位於每個剛生成層垂直上方但沒有支撐的後續相同層。對於第一樣品而言，所產生的最終結構是高為23個立方晶胞，測量值大約為227mm×227mm×40mm，而對於第二樣品而言，高為34個長方體晶胞，測量值大約為242mm×237mm×34mm。
第一樣品(對應於立方晶胞)的取向被安排成，讓較大的晶面代表晶體的[100]方向。第二樣品(對應於長方體晶胞)的取向被安排成，讓最大的晶面代表晶體的[111]方向。
然後在TPM中衝洗樣品，並在後續固化裝置中進行固化，如前所述。
選擇用於注入預製品樣品的高介電常數填料，是鈦酸鈣。聚合物主體是由Scott Bader，Derakane 8084用Butanox LPT作為催化劑製造的低粘度乙烯基酯類。
鈦酸鈣粉末與液體樹脂填料按37％的體積相混合。凝膠時間試驗表明，5％重量的催化劑和5％重量的促進劑添加到樹脂系統中時，它們將給一個30分鐘的可用適用期。首先取得固態的混合物固化樣品並使其固化，然後用電介質探針對其進行分析，在10GHz頻率處記錄下該裝置精度範圍內(±0.1i)虛部為零的相對介電常數值12.5，也就是說，固化的混合物在測量頻率範圍內其損耗可忽略不計。
有五點抽氣孔的真空蓋用於樣品的注塑。這個蓋是在單個模具上用環氧樹脂預先浸漬玻璃纖維而製作成的。隨後，通過蓋子上鑽出的孔加上英國標準的管路連接，並通過真空彎管連接到真空泵。所用的樹脂罐有這樣的構造它僅僅稍稍大於要注入的樣品。
開啟真空泵並讓其運行起來，直至無氣泡樹脂從被注入的塊料抽入達樹脂收集器內。然後封住連接管上的接頭，並關閉真空泵。再用一注射器抽出過多的樹脂，直到液面接近塊料頂部。樹脂一旦固化成凝膠樣的稠度(大約30分鐘)，除去塊料，刮去過多的樹脂並除去真空蓋。讓樹脂完全固化並隨後除去塊料。
用放置在距第一樣品兩側各為60cm的Flann Microwave DP240寬帶微波發射機和接收機喇叭，在一定頻率範圍對上按述方法製備的第一樣品透射特性進行測量，以使得輻射波沿[100]晶向垂直於其大晶面地透過該第一樣品。
發射的信號一般用惠普公司的矢量網絡分析儀8720B產生，該儀器產生2至20GHz的掃描頻率。
發出的信號由相同的網絡分析儀進行分析，並以200KHz為間隔顯示測量值。透射率響應的平滑段顯示在圖1中。它顯示出相對於在12GHz處的透過率有大約10dB相對下降，並以14GHz為中心，這個值是用數值計算表示的。帶隙的寬度大約3GHz，是中心頻率的20％左右。
用具有真高斯束分布的微波發射機和接收機的喇叭型輻射體(喇叭的圓形內表面形成有波紋)，在一定頻率範圍內測量按上述方法製備的第二樣品的透射和反射特性。發射機的喇叭型輻射體位於距機械拋物鏡反射器0.5m處，該反射器用於將入射波90°地反射到第二樣品[111]晶面上，而第二樣品的[111]晶面與反射器也相距0.5m。透過第二樣品的輻射波由一個相似的反射器90°地反射到第二個相同的接收機的喇叭型輻射體上。每個喇叭型輻射體都連接到Wiltron360電路分析儀上，然後與個人計算機控制器接口。系統用一個6737B合成器產生從8.2GHz至18GHz範圍內的信號。
用相同的電路分析儀分析發射和反射信號，並以200KHz為間隔顯示出來。用兩對不同的喇叭型輻射體取得所給出頻率間隔上的透射和反射譜第一對覆蓋8.2GHz至12.4GHz區段，而第二對覆蓋12.4GHz至18GHz區段。
所得的譜表示在圖2中。參數S11和S22表示第二樣品對入射到兩個相對[111]晶面上輻射波的反射係數，而S12和S21表示了相應晶面的透射係數。透射係數表示出相對在15GHz處的值有大約12dB的下降，且該下降以大約12GHz為中心，這個值是用數值計算表示的。帶隙的寬度大約4GHz，是中心頻率的大致三分之一。應該注意，第二樣品的反射係數S22在帶隙處的值相對於其在14.5GHz的值提高將近20dB。S12和S21所表示的測量值之間反射係數之差，反映了第二樣品兩個晶面之間的微小不對稱，這可能是高電介質填料中的微小缺陷(氣泡)位於所填空腔重要位置而引起的。
除了上述3-和6-柱的Yablonovite結構之外，還可設計出包括連鎖四面體在內的其它結構。本發明人把該結構稱作「Tapsterite」。它具有6-柱Yablonovite的全菱形對稱性，且由此顯示出對於相同的介電對比，具有比3-柱Yablonovite更寬的帶隙。
當一種結構主要包括平面和直的邊稜而無曲面時，它不適於用標準機械加工的方法簡單地製備。但是，這是SL方法以及任何在CAD設備上進行初始設計之方法的構思，因為Aries軟體存儲著作為原始平面的表面，而非曲面描述3-柱Yablonovite的254個晶胞的.STL文件是一個佔據24.8兆比特的文件；而6-柱Yablonovite的相同數量的晶胞佔據35兆比特(在此例中，每個圓柱孔包括40個平面元)；Tapsterite的相同數量晶胞佔據著9.1兆比特。此外，當對樹脂的雷射掃描沿直線進行時，SL構築起來較快。
Tapsterite具有這樣的性質，它的反結構也是一種形式的Tapsterite(當然採用共軛填充比例)。
下文將對Tapsterite結構的高介電常數部分作一幾何描述。該結構由截斷的四面體構成。通過截斷正四面體(它的本徵形狀)而形成每個截斷四面體。從四面體的每個頂點或角上除去一個較小的四面體，其三個面由原來四面體的三個面限定；這些四面體大小相同。
通過沿著垂直於從原四面體中心到每個邊稜中點所畫的連線的矩形平面切割而除去六個邊稜(原四面體各面的交線)，進一步截出所要的物體。該平面的位置是這樣的原四面體截斷的頂點現在呈現為正六邊形平面。圖3表示了這種全截斷四面體切掉邊稜的一個例子是矩形ABCD。
一旦確定了每個頂點的截斷量，截斷程序是唯一的。由這樣截斷量確定出最終晶體構成組分的填充比例。
通過按下述方法連結截斷的四面體(TTs)來確定晶體結構TTs在每個正六邊形截斷平面處成對連接，其具體方式為讓一個TT的原四面體的平面與鄰接的TT截斷邊稜的平面相鄰接。
晶體的立方晶胞(且如上所述也用於生成第一樣品)可以由任何正好包圍住8個如下特定取向的TTs(必要時可以是截斷的)的立方體來限定連接著每個TT上相對矩形晶面中心的連線平行於立方晶胞外圍立方體的面。立方晶胞的容量限定最多為在任何方向上任意直線平移。圖4表示了這種立方晶胞例子，其中包括5個完整的TTs和12個四分之一TTs；這裡四分之一TTs的中心位於晶胞邊稜的12個中點上。
如上所述，用於生成第二樣品的長方體晶胞是根據結構的另一種取向，並且被表示在圖5中。該晶胞構成了一個有(可見到)頂點T，U，V，W，X，Y，Z的長方體。它通過除去在所述長方體之外並在所示具有(可見到)頂點M，N，O，P，Q，R，S外圍立方體內部的材料而形成。後一個立方體的容量(去除之前)限定為連結成更大立方體的8個晶胞的容量，如前面段落所述。參考其坐標原點位於該大立方體中心的坐標系，點(x，y，z)由坐標x，y和z表示，原點在(0，0，0)，則大立方體頂點處的點M，N，O，P，Q，R，和S可以分別表示為具體值(-1，-1，1)，(-1，1，1)，(1，1，1)，(1，1，-1)，(1，-1，-1)，(-1，-1，-1)，(-1，-1，1)，和(1，-1，1)。而內部長方體具有(可看到)頂點T，U，V，W，X，Y，Z，其具體值為(-1/2，-1，0)，(-1，-1/2，0)，(0，1/2，1)，(1/2，0，1)，(1/2，1，0)(1，1/2，0)，(0，-1/2，-1)。長方體的容量還被限定最大為在任何方向直線平移任何這種長方體的容量將用作一個晶胞，該晶胞可以累接，以便生成有所希望取向的完整晶格。
參考文獻1.YABLONOVITCH，E.，「抑制固體物理和電子學中的自發輻射」Phys.Rev.Lett.58，2059，1987。
2.JOHN，S.「有少許無序的電介質超晶格中光子的強限制」Phys.Rev.Lett.58，2486，1987。
3.YABLONOVITCH，E.，GMITTER，T.J.，和LEUNG，K.M.，MEADE，R.D.，RAPPE，A.M.，BROMMER，K.D.，和JOANNOPOULOS，K.M，「3-維光子能帶結構」Opt.and Qu.Elect.，24，S273，1992。
3a.YABLONOVITCH，E.，「光反射器結構，器件，製造方法，和通信方法」國際專利分類GO2B X，國際公開號WO92/11547，1992年7月9日。
4a.JOANNOPOULOS，J.D.，MEADE，R.D.，和WINN，J.N.，「光子晶體光通量的塑造」(Princeton University出版，Princeton，N.J.，1995)4b.CHAN，C.T.，HO，K.M.，和SOUKOULIS，C.M.，「實驗室可實現的周期性電介質結構中的光子帶隙」，Europhys.Letts.16，563，1991。
5.YABLONOVITCH，E.，GMITTER，T.J.，MEADE，R.D.，RAPPE，A.M.，BROMMER，K.D.，和JOANNOPOULOS，J.D，「光子能帶結構中的給體和受體」Phys.Rev.Lett.67，3380，1991。
5a.OZBAY，E.，TUTTLE，G.，MICHEL，E.，HO，K.M.，BISWAS，R.，CHAN，C-T.C.，和SOUKOULIS，C.，「用於產生光子帶隙的周期性電介質結構及其製造方法」美國專利5,406,573，4.11，1995。
5b.HO，K-M.，CHAN，C-T.，和SOUKOULIS，C.，「用於產生光子帶隙的周期性電介質結構以及包括該結構的器件」美國專利5,335,250，Aug.2，1994；國際專利分類號HO1S3/18，國際公開號WO94/15389，7July，1994。
5c.HO，K-M.，CHAN，C-T.，SOUKOULIS，C.M.，BTSWAS，R.，和SIGALAS，M.，「三維中的光子帶隙新的分層周期性結構」Solid-StateCommunications，89，(5)，413-416，1994；OZBAY，E.，MICHEL，E.，TUTTLE，G.，BISWAS，R.，HO，K-M.，BOSTAK，J.，和BLOOM，D.M.，「三維光子帶隙晶體的兆兆赫茲頻譜」Optics Letters，19，(15)，
August1，1994；OZBAY，E.，MICHEL，E.，TUTTLE，G.，BISWAS，R.，SIGALAS，M.，和HO，K-M.，「微機械加工的毫米波光子帶隙晶體」App.Phys.Letts.64，(16)，2059，18April，1994；OZBAY，E.，MICHEL，E.，TUTTLE，G.，BISWAS，R.，HO，K-M.，BOSTAK，J.，和BLOOM，D.M.，「毫米波光子帶隙晶體的雙刻蝕幾何形狀」App.Phys.Letts.65，(13)，1617，26Sept.1994；OZBAY，E.，ABEYTA，A.，TUTTLE，G.，TRINGIDES，M.，BISWAS，R.，CHAN，C-T.，SOUKOULIS，C.，和HO，K-M.，「電介質棒構成的晶體結構中三維光子帶隙的測量」，Phys Rev.B50，(3)，1945，15July，1994。
5d.BROMMER，K.，MULLANEY，H.，MEADE，R.，RAPPE，A.，和JOANNOPOULOS，J.，「低損耗電介質諧振器件」國際專利分類HO1P1/207，HO1Q15/00，G02B5/18，5/28，國際公開號WO92/15124，3Sept.1992。
6.CHENG，S.D.，BISWAS，R.，OZBAY，E.，McCALMONT，S.，TUTTLE，G.，和HO，K-M.，「光子帶隙晶體上的優化偶極天線」Appl.Phys.Letts.67，3399，(1995)。
7.LEUNG，K.M.，和LIU，Y.F.，Phys Rev.Letts.，65，3152，(1991)；ZHANG，Z.和SATPATHY，S.，同上，65，2650(1991)；HO，M.，CHAN，C-T.，和SOUKOULIS，C.M.，同上，65，3152(1991)。
權利要求
1.一種具有周期性空間分布的兩種材料的電介質複合材料的製造方法，所述的材料具有充分不同的介電常數，使得該複合材料提供對一定頻率範圍內的電磁輻射的阻障，該方法包括以下步驟通過配料單體的選擇性定位聚合而形成三維結構，所述的結構包括複合材料的低介電常數材料和對應於高介電常數材料的孔隙，和在所述的孔隙內澆鑄高介電常數材料。
2.根據權利要求1的方法，其中該三維結構是通過使用雷射選擇性定位聚合配料單體而形成。
3.根據權利要求2的方法，其中高介電常數材料包括在可固化主體聚合物中的高介電常數粉末。
4.根據權利要求1至3中任意一項限定的方法生產的電介質複合材料。
5.一種具有周期性空間分布的低介電常數材料和高介電常數材料的電介質複合材料，所述的材料具有充分不同的介電常數，使得該複合材料提供對一定頻率範圍內的電磁輻射的阻障，高介電常數材料的結構是連結的多面體形式。
6.根據權利要求5的電介質複合材料，其中每個多面體是一個通過除去至少一個邊稜和/或至少一個頂點而形成的截斷四面體。
7.根據權利要求6的電介質複合材料，其中去除了每個頂點。
8.根據權利要求7的電介質複合材料，其中除去了每個邊稜，且通過除去相應頂點而形成的每個截斷平面是正六邊形的。
9.根據權利要求8的電介質複合材料，其中截斷四面體是按如下方式在每個六邊形截斷頂點處成對地連接的讓一個截斷四面體的原四面體平面與鄰接截斷四面體的截斷邊稜的平面相鄰接。
10.一種具有周期性空間分布的低介電常數材料和高介電常數材料的電介質複合材料，所述的材料具有充分不同的介電常數，使得該複合材料提供對一定頻率範圍內的電磁輻射的阻障，低介電常數材料包括光致聚合而形成的聚合物。
11.根據權利要求10的電介質複合材料，其中高介電常數材料包括高介電常數粉末與主體聚合物的混合物。
12.根據權利要求11的電介質複合材料，其中高介電常數粉末包括鈦酸鈣。
13.根據權利要求11或12的電介質複合材料，其中主體聚合物是乙烯基酯聚合物。
14.根據權利要求4至13中任一項的電介質複合材料，其中的複合材料具有破壞對稱的缺陷，該缺陷導致了對電磁輻射的選擇性地透過，該複合材料形成至少部分窄帶陷波濾波器。
15.根據權利要求4至13中任一項的偶極複合材料，其中複合材料形成偶極天線的至少部分基板。
16.根據權利要求4至13中任一項的電介質複合材料，其形成至少部分波導，其中波導包括接收電磁輻射的輸入端和輸出端，該電介質複合材料具有破壞對稱的缺陷，這個缺陷使電磁輻射從輸入端傳播到輸出端。
17.根據權利要求4至11中任一項的電介質複合材料，其形成空腔諧振器內的輻射接收組件，複合材料具有破壞對稱缺陷，其使電磁輻射從輸入端傳播到輸出端。
全文摘要
一種新穎的製造周期性電介質複合材料的方法，包括靈活的計算機設計平臺，快速生長第二電介質組分。利用雷射立體平板製版，通過液體的光致聚合反應一層層地形成聚合物材料層。對透過這些材料的有一定帶寬的微波傳播而言，按此形式構築的這些材料表現為完全無損的阻擋材料，而公知作為光子帶隙晶體。這種材料可以提供一個用於全形寬和窄帶阻濾波器，窄帶通濾波器，平面天線的反射無損基板的新穎介質，和用於空腔諧振器和波導的新穎無損介質。此外，還指出了尤其適合於上述製造方法，並由連結的多面體組成的新穎晶體結構。
文檔編號B29C67/00GK1240030SQ9718043
公開日1999年12月29日 申請日期1997年10月6日 優先權日1996年10月9日
發明者T·J·舍帕德, P·R·塔普斯特 申請人:英國國防部