本实用新型涉及电磁波透镜技术领域，特别是涉及一种由3d打印材料与自发泡材料复合制成的龙伯透镜。
背景技术：
龙伯透镜是一个球形的透镜；它可以将入射的特定波长的电磁波汇聚，汇聚到球面上的某一个点，同样的，它也可以将电磁波沿着原方向反射回去。其透射原理是，(龙伯透镜)球体从外到内是一层一层的，每层材料的折射率不一样，即从外到内材料的介电常数是梯度变化的，从而导致了电磁波的汇聚或平行透射。但自然界里不存在这样理想的介质材料，所以在实际设计中常用分层设计的离散球壳来代替。
不同的材质其介电常数差异较大，难以直接采用现有的化合物直接作为介质材料。而且为此我们研制了一种制备不同介电常数的
现有的制备龙伯透镜的方法中可操作性高、成本及生产效率较低的方法是，逐层发泡逐层包裹。发泡材料一般是绝缘材料，在不同粒径的发泡材料中夹裹不同厚度或不同数量的金属线段，即可获得不同介电常数的介质材料。同一层的介质材料采用具有相同介电常数的夹有金属线段的发泡材料颗粒均匀填充。若要获得介电常数均匀的介质材料层，往往需要将发泡颗粒材料均匀布置，且相邻的颗粒材料内的金属线段互不导通，则能形成同一介质层内各处介电常数均匀。
常用的制备方法是将自发泡材料均匀切粒，然后通过人工或半人工手段逐层包裹，需要在填充包裹完成后才检测该层的介电常数的均匀性，该方法成本较低，但存在一定的不可控性和不稳定性。还有一种精确的较高的制备方法，就是通过3d打印的方式用电脑控制制备介质材料层，该方法精确度高，但成本高，而且3d打印的材料质量较重、体积较大，在使用时具有一定的局限性。
为此，有必要设计一种介电常数稳定且均匀、性价比更高的龙伯透镜结构及制备方法。
技术实现要素：
本实用新型旨在提供一种新型的龙伯透镜，采用3d打印成的介质材料和自发泡的介质材料相结合，旨在降低其制造成本的同时提高产品的稳定性。
为实现上述的目的，本实用新型采用如下方案：
一种3d打印材料与自发泡材料复合制成的龙伯透镜，包括内核体以及包裹在所述内核体外的n个介质层；所述n个介质层包括从最贴近所述内核体外依次往外侧的第一介质层、第二介质层、……、第(n-1)介质层、第n介质层；所述内核体的介电常数最高，第n介质层的介电常数最低，从内核体到第n介质层之间各介质层的介电常数依次递减；特别地：至少所述内核体是由3d打印介质材料制作而成的，第n介质层是采用自发泡颗粒材料填充而成的；所述第一介质层至第(n-1)介质层，各介质层分别是采用3d打印介质材料制作而成或采用自发泡颗粒材料填充而成的；
其中，省略号表示按自然数排序编号的介质层；n的取值为自然数；当n＝1时，龙伯透镜仅包括内核体和第一介质层；当n＝2时，龙伯透镜仅包括内核体、第一介质层和第二介质层；当n＝3时，龙伯透镜仅包括内核体、第一介质层、第二介质层和第三介质层。
优选地，所述n的取值范围为3～20，即内核体外侧包裹3～20层的介质层。
优选地，当n＞3时，所述内核体、或所述内核体及第一介质层、或所述内核体及第一介质层和第二介质层，是由3d打印介质材料制作而成的；其余介质层采用自发泡颗粒材料填充而成的。
优选地，所述3d打印介质材料是指在薄膜材料上3d打印有若干个导体的导体膜；所述导体膜上的若干个导体之间互不导通。每个由所述3d打印介质材料形成的内核体或介质层，是由1层或若干层所述的导体膜构成的；所述若干层导体膜之间的导体单元互不导通。
优选地，所述的导体为线状、环状或多边形。
优选地，所述自发泡颗粒材料为圆球体、柱状体或多面体。所述自发泡颗粒材料是由非金属材料中混入金属材料制成的，所述金属材料为线段状或颗粒状，所述非金属材料为发泡材料。
本实用新型所提供的一种3d打印材料与自发泡材料复合制成的龙伯透镜，具有质量稳定、适合批量化生产制造、产品性能好、性价比高的优势。
附图说明
图1为实施例1的龙伯透镜的剖面结构图；
图2为实施例2的龙伯透镜的剖面结构图。
具体实施方式
以下结合实施例和附图，具体说明本实用新型可实施的方案，但本实用新型的保护范围不仅限于具体实施例的阐述，通过其他同等技术手段或等同置换获得的与本实用新型具有相同或近似功能的技术结构，也应属于本实用新型的保护范围内。
实施例1
如图1，一种3d打印材料与自发泡材料复合制成的龙伯透镜，本实施例中的龙伯透镜本身为球体状。本实施例的龙伯透镜包括内核体1以及依次包裹在内核体1外侧的第一介质层2、第二介质层3和第三介质层4。内核体1的介电常数最高，第一介质层2、第二介质层3和第三介质层4的介电常数逐层递减，第三介质层4的介电常数最低。
本实施例中内核体1是由3d打印介质材料制作而成的。3d打印介质材料是指在薄膜材料上3d打印有若干个导体52的导体膜51；导体膜51上的若干个导体52之间互不导通。内核体1是由若干层导体膜51形成的；若干层导体膜51之间的导体52也互不导通。
第一介质层2、第二介质层3和第三介质层4均是采用自发泡颗粒材料6填充而成的。自发泡颗粒材料6是由发泡材料(即非金属材料)中混入金属材料61制成的。本实施例中的金属材料61均为线段状，同一颗自发泡颗粒材料6内含有1条或多条线段状金属材料61，同一颗自发泡颗粒材料6内的多条线段状金属材料61是互不导通的；若干个相邻的自发泡颗粒材料6之间的金属材料61是互不导通的，且最好方向各异。颗粒材料的介电常数与自发泡颗粒材料的粒径成反比，与金属材料在自发泡颗粒材料中的比重成正比。
实施例2
如图2，一种3d打印材料与自发泡材料复合制成的龙伯透镜，本实施例中的龙伯透镜本身为球体状。本实施例的龙伯透镜包括内核体1以及依次包裹在内核体1外侧的第一介质层2、第二介质层3、第三介质层4和第三介质层7。内核体1的介电常数最高，第一介质层2、第二介质层3和第三介质层4和第三介质层7的介电常数逐层递减，第三介质层7的介电常数最低。
本实施例中内核体1和第一介质层2分别是由3d打印介质材料制作而成的。3d打印介质材料是指在薄膜材料上3d打印有若干个导体52的导体膜51；导体膜51上的若干个导体52之间互不导通。内核体1和第一介质层2分别是由若干层导体膜51形成的；若干层导体膜51之间的导体52也互不导通。介质材料的介电常数与导体的比重及分布密度成正比。
第一介质层2、第二介质层3和第三介质层4均是采用自发泡颗粒材料6填充而成的。自发泡颗粒材料6是由发泡材料(即非金属材料)中混入金属材料61制成的。本实施例中的金属材料61均为线段状，同一颗自发泡颗粒材料6内含有1条或多条线段状金属材料61，同一颗自发泡颗粒材料6内的多条线段状金属材料61是互不导通的；若干个相邻的自发泡颗粒材料6之间的金属材料61是互不导通的，且最好方向各异。颗粒材料的介电常数与自发泡颗粒材料的粒径成反比，与金属材料在自发泡颗粒材料中的比重成正比。
1.一种3d打印材料与自发泡材料复合制成的龙伯透镜，包括内核体以及包裹在所述内核体外的n个介质层；所述n个介质层包括从最贴近所述内核体外依次往外侧的第一介质层、第二介质层、……、第(n-1)介质层、第n介质层；所述内核体的介电常数最高，第n介质层的介电常数最低，从内核体到第n介质层之间各介质层的介电常数依次递减；其特征在于：至少所述内核体是由3d打印介质材料制作而成的，第n介质层是采用自发泡颗粒材料填充而成的；所述第一介质层至第(n-1)介质层，各介质层分别是采用3d打印介质材料制作而成或采用自发泡颗粒材料填充而成的；
其中，省略号表示按自然数排序编号的介质层；n的取值为自然数；当n＝1时，龙伯透镜仅包括内核体和第一介质层；当n＝2时，龙伯透镜仅包括内核体、第一介质层和第二介质层；当n＝3时，龙伯透镜仅包括内核体、第一介质层、第二介质层和第三介质层。
2.如权利要求1所述的一种3d打印材料与自发泡材料复合制成的龙伯透镜，其特征在于：所述n的取值范围为3～20。
3.如权利要求1所述的一种3d打印材料与自发泡材料复合制成的龙伯透镜，其特征在于：当n＞3时，所述内核体、或所述内核体及第一介质层、或所述内核体及第一介质层和第二介质层，是由3d打印介质材料制作而成的；其余介质层采用自发泡颗粒材料填充而成的。
4.如权利要求1所述的一种3d打印材料与自发泡材料复合制成的龙伯透镜，其特征在于：所述3d打印介质材料是指在薄膜材料上3d打印有若干个导体的导体膜；所述导体膜上的若干个导体之间互不导通。
5.如权利要求4所述的一种3d打印材料与自发泡材料复合制成的龙伯透镜，其特征在于：所述的导体为线状、环状或多边形。
6.如权利要求4所述的一种3d打印材料与自发泡材料复合制成的龙伯透镜，其特征在于：所述3d打印介质材料是由1层或若干层所述的导体膜构成的；所述若干层导体膜之间的导体单元互不导通。
7.如权利要求1所述的一种3d打印材料与自发泡材料复合制成的龙伯透镜，其特征在于：所述自发泡颗粒材料为圆球体、柱状体或多面体。
8.如权利要求1所述的一种3d打印材料与自发泡材料复合制成的龙伯透镜，其特征在于：所述自发泡颗粒材料是由非金属材料中混入金属材料制成的。
9.如权利要求8所述的一种3d打印材料与自发泡材料复合制成的龙伯透镜，其特征在于：所述金属材料为线段状或颗粒状。
10.如权利要求8所述的一种3d打印材料与自发泡材料复合制成的龙伯透镜，其特征在于：所述非金属材料为发泡材料。
技术总结