JP2006114489A - Dielectric meta-material and magnetic substance meta-material - Google Patents
Dielectric meta-material and magnetic substance meta-material Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006114489A JP2006114489A JP2005260735A JP2005260735A JP2006114489A JP 2006114489 A JP2006114489 A JP 2006114489A JP 2005260735 A JP2005260735 A JP 2005260735A JP 2005260735 A JP2005260735 A JP 2005260735A JP 2006114489 A JP2006114489 A JP 2006114489A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- dielectric
- magnetic
- metamaterial
- cube
- meta
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Ceramic Capacitors (AREA)
- Hard Magnetic Materials (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
- Waveguide Connection Structure (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
Description
本発明は、誘電体材料または磁性体材料を用いたメタマテリアルに関するものである。 The present invention relates to a metamaterial using a dielectric material or a magnetic material.
従来、現存する最大の誘電率を持つ誘電体材料としてチタン酸バリウム(BaTiO3)が知られている。また、現存する最大の磁性を持つ強磁性材料としてネオジ鉄ボロン(Fe14Nd2B)化合物が知られている。 Conventionally, barium titanate (BaTiO 3 ) is known as an existing dielectric material having the maximum dielectric constant. In addition, neodiiron boron (Fe 14 Nd 2 B) compound is known as a ferromagnetic material having the largest existing magnetism.
誘電体材料であるチタン酸バリウム(BaTiO3)は、その強誘電性によりコンデンサの材料として実用に共されている。この他に誘電体材料としてチタン酸ストロンチウム、フォルステライト、ウイルマイトがあり、共振器、アンテナ等の無線通信の分野において実用に共されている。 Barium titanate (BaTiO 3 ), which is a dielectric material, is practically used as a capacitor material due to its ferroelectricity. In addition, there are strontium titanate, forsterite, and wilmite as dielectric materials, which are practically used in the field of wireless communication such as resonators and antennas.
一方、強磁性材料であるネオジ鉄ボロン(Fe14Nd2B)化合物は、結晶電場異方性(CEF)および形状異方性を備えるため、大きな磁性特性を持っている。また、同じく強磁性材料である鉄は、粒子形状異方性が強いため大きな磁性特性をもっている。これらは、モータや磁気記録用の材料として実用に共されている。 On the other hand, neodiiron boron (Fe 14 Nd 2 B) compound, which is a ferromagnetic material, has large magnetic properties because it has crystal electric field anisotropy (CEF) and shape anisotropy. Iron, which is also a ferromagnetic material, has a large magnetic property because of its strong particle shape anisotropy. These are practically used as materials for motors and magnetic recording.
なお、強磁性体および強誘電体を使用したメモリ素子材料の例として、特許文献1に示されるものがある。
上記の誘電体材料や磁性体材料の誘電率や透磁率(磁性特性)をさらに増大できれば、より高性能で小型化可能なコンデンサ、共振器、アンテナ、モータ及び磁気記録用の材料等が実現可能である。 If the dielectric constant and magnetic permeability (magnetic properties) of the above dielectric materials and magnetic materials can be further increased, it is possible to realize capacitors, resonators, antennas, motors, magnetic recording materials, and the like with higher performance and smaller size. It is.
本発明者らは、この改善を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、現存する誘電体材料や磁性体材料により形成された単位構造を周期的に配列することにより、誘電率や透磁率を、素材である誘電体材料や磁性体材料がもともと備える誘電率や透磁率と比較して劇的に増大できることを見出した。 As a result of intensive studies to achieve this improvement, the present inventors periodically arranged unit structures formed by existing dielectric materials and magnetic materials, thereby permitting dielectric constant and permeability to be obtained. It has been found that the dielectric material and magnetic material, which are raw materials, can be dramatically increased compared to the dielectric constant and magnetic permeability originally provided.
すなわち、上記の課題を解決するための第1の発明は、誘電体材料により形成された単位構造の複数が周期的に配列されるとともに、前記単位構造同士が互いにソフトマテリアルで結合された誘電体メタマテリアルである。 That is, a first invention for solving the above-described problem is a dielectric in which a plurality of unit structures formed of a dielectric material are periodically arranged and the unit structures are coupled to each other by a soft material. Metamaterial.
また、第2の発明は、磁性体材料により形成された単位構造の複数が周期的に配列されるとともに、前記単位構造同士が互いにソフトマテリアルで結合された磁性体メタマテリアルである。 The second invention is a magnetic metamaterial in which a plurality of unit structures formed of a magnetic material are periodically arranged and the unit structures are bonded to each other with a soft material.
ここで、「周期的に配列」とは、特定の周期性をもって配列されていれば配列の態様はどのようであっても良く、例えば単位構造の複数個が、一直線上に並んだ1次元周期構造であってもよく、正方格子構造・三角格子構造等のように二次元的に規則的に配列する2次元周期構造であってもよく、面心立方格子構造・体心立方格子構造・単純立方格子構造等のように3次元的に規則的に配列する3次元周期構造であってもよい。 Here, “periodically arranged” may be any arrangement as long as it is arranged with a specific periodicity. For example, a one-dimensional period in which a plurality of unit structures are arranged in a straight line. The structure may be a two-dimensional periodic structure such as a square lattice structure, a triangular lattice structure, or the like, a face-centered cubic lattice structure, a body-centered cubic lattice structure, or a simple structure. It may be a three-dimensional periodic structure that is regularly arranged three-dimensionally, such as a cubic lattice structure.
本発明によれば、誘電体材料により形成された単位構造の複数を周期的に配列し、ソフトマテリアルで結合して誘電体メタマテリアルとすることにより、誘電特性を、素材である誘電体材料がもともと有する特性と比較して飛躍的に向上させることができる。 According to the present invention, a plurality of unit structures formed of a dielectric material are periodically arranged and combined with a soft material to form a dielectric metamaterial. Compared with the inherent characteristics, it can be dramatically improved.
また、磁性体材料により形成された単位構造の複数を周期的に配列し、ソフトマテリアルで結合して磁性体メタマテリアルとすることにより、磁性特性を、素材である磁性体材料がもともと有する特性と比較して飛躍的に向上させることができる。磁性体材料を周期的に配列させることにより、磁束密度Bは、特に低周波領域において増大する。特に、磁性体材料としてネオジ鉄ボロン(Fe14Nd2B)を使用した場合、磁性体メタマテリアルは、素材であるネオジ鉄ボロンがもともと有する透磁率と比較して驚異的に大きくなる。 In addition, by periodically arranging a plurality of unit structures formed of magnetic material and combining them with a soft material to form a magnetic metamaterial, the magnetic properties are the same as those inherent in the magnetic material that is the material. Compared to this, it can be improved dramatically. By arranging the magnetic material periodically, the magnetic flux density B increases particularly in the low frequency region. In particular, when neodiiron boron (Fe 14 Nd 2 B) is used as the magnetic material, the magnetic metamaterial is surprisingly larger than the magnetic permeability inherent in the neodiiron boron that is the material.
このような誘電体メタマテリアル・磁性体メタマテリアルは、高性能で小型化可能なコンデンサ、共振器、アンテナ、モータ及び磁気記録用材料等の材料として利用可能である。 Such a dielectric metamaterial / magnetic metamaterial can be used as a material such as a capacitor, a resonator, an antenna, a motor, and a magnetic recording material that can be miniaturized with high performance.
本発明の誘電体メタマテリアルまたは磁性体メタマテリアル(以下、「メタマテリアル」と略記することがある)は、誘電体材料または磁性体材料の単位構造を周期的に配列し、ソフトマテリアルで結合したものである。 The dielectric metamaterial or magnetic metamaterial of the present invention (hereinafter may be abbreviated as “metamaterial”) is a unitary arrangement of dielectric materials or magnetic materials, and is bonded with a soft material. Is.
単位構造を構成する誘電体材料としては特に制限はないが、強誘電体材料または常誘電体材料を好ましく使用できる。より具体的には、チタン酸バリウム(BaTiO3)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO3)、フォルステライト(Mg2SiO4)、ウイルマイト(Zn2SiO4)等を好ましく使用できる。なかでも、フォルステライトおよびウイルマイトとしては、ルチル型酸化チタンを添加することにより共振周波数の温度係数を0ppm/℃付近に調整したルチル添加フォルステライト、ルチル添加ウイルマイトを使用することもできる。 Although there is no restriction | limiting in particular as a dielectric material which comprises a unit structure, A ferroelectric material or a paraelectric material can be used preferably. More specifically, barium titanate (BaTiO 3 ), strontium titanate (SrTiO 3 ), forsterite (Mg 2 SiO 4 ), Wilmite (Zn 2 SiO 4 ) and the like can be preferably used. Among these, as forsterite and wilmite, rutile-added forsterite and rutile-added wilmite whose temperature coefficient of resonance frequency is adjusted to around 0 ppm / ° C. by adding rutile-type titanium oxide can also be used.
また、単位構造を構成する磁性体材料としては特に制限はないが、ネオジ鉄ボロン(Fe14Nd2B)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、サマリュームコバルト(SmCo5)を特に好ましく使用することができる。 The magnetic material constituting the unit structure is not particularly limited, but neodiiron boron (Fe 14 Nd 2 B), iron (Fe), nickel (Ni), and samarium cobalt (SmCo 5 ) are particularly preferably used. can do.
「ソフトマテリアル」とは、電界・磁界をかけたときにヒステリシスをもたない材料のことをいう。本発明の誘電体メタマテリアルに好適なソフトマテリアルとしては、例えばルチル型酸化チタン(TiO2)、SrTiO3、CeTiO3、NiO2、Cu、Bi、グラファイト、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等を挙げることができる。また磁性体メタマテリアルに好適なソフトマテリアルとしては、ルチル型酸化チタン(TiO2)、SrTiO3、CeTiO3、NiO2、Fe、Ni、Cu、Bi、グラファイト、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、Si等を挙げることができる。 “Soft material” refers to a material that has no hysteresis when an electric or magnetic field is applied. Examples of soft materials suitable for the dielectric metamaterial of the present invention include, for example, rutile titanium oxide (TiO 2 ), SrTiO 3 , CeTiO 3 , NiO 2 , Cu, Bi, graphite, polytetrafluoroethylene (PTFE), and thermoplasticity. Examples thereof include a resin and a thermosetting resin. Soft materials suitable for magnetic metamaterials include rutile titanium oxide (TiO 2 ), SrTiO 3 , CeTiO 3 , NiO 2 , Fe, Ni, Cu, Bi, graphite, polytetrafluoroethylene (PTFE), heat A plastic resin, a thermosetting resin, Si, etc. can be mentioned.
なお、例えば誘電体材料の中には、単位構造を構成する材料としても使用でき、単位構造同士を結合するソフトマテリアルとしても使用できるものがあるが、1つのメタマテリアルを構成する単位構造とソフトマテリアルとには、互いに異なる材料を使用することを要する。 For example, some dielectric materials can be used as a material constituting a unit structure, and can also be used as a soft material for connecting unit structures to each other. However, a unit structure and a soft material constituting one metamaterial can be used. For materials, it is necessary to use different materials.
図1〜図5には、誘電体材料、または磁性体材料により形成された単位構造P1〜P5を周期的に配列してソフトマテリアルS1〜S5で結合したメタマテリアルM1〜M5の例を示す。メタマテリアルM1〜M5の周期構造は、例えば図1、図2に示すように、単位構造P1またはP2の複数個が一次元的に配列する1次元周期構造であってもよく、図3に示すように、単位構造P3が二次元的に配列する2次元周期構造であってもよく、図4、図5に示すように、単位構造P4、P5が3次元的に配列する3次元周期構造であってもよい。特に3次元周期構造であることが、誘電特性または磁性特性の向上のために効果的である。 1 to 5, metamaterials M 1 to M in which unit structures P 1 to P 5 formed of a dielectric material or a magnetic material are periodically arranged and combined with soft materials S 1 to S 5. The example of 5 is shown. The periodic structure of the metamaterials M 1 to M 5 may be a one-dimensional periodic structure in which a plurality of unit structures P 1 or P 2 are arranged one-dimensionally, for example, as shown in FIGS. as shown in FIG. 3, may be a two-dimensional periodic structure unit structure P 3 are arranged two-dimensionally, as shown in FIGS. 4 and 5, the unit structure P 4, P 5 is 3-dimensionally It may be a three-dimensional periodic structure to be arranged. In particular, a three-dimensional periodic structure is effective for improving dielectric characteristics or magnetic characteristics.
また、単位構造Pの形状には特に制限はなく、例えば図1に示すように直方体であっても良く、図2に示すように立方体であっても良く、円柱(図7参照)等の形状をとることもできる。特に、立方体、または立方体に変形を加えた擬似立方体、あるいは立方体と擬似立方体とを組み合わせた形状であることが好ましい。ここで、「変形を加えた」とは、例えば立方体(正6面体)の辺の長さや角度を変化させること、頂点を削ること等を含み、「擬似立方体」としては、例えば6つの面の一部または全部が長方形で構成される直方体、立方体の頂点が削られた形状の14面体である切頂6面体(truncated-cube)等を例示できる。 The shape of the unit structure P is not particularly limited. For example, the unit structure P may be a rectangular parallelepiped as shown in FIG. 1, a cube as shown in FIG. 2, or a shape such as a cylinder (see FIG. 7). You can also take In particular, the shape is preferably a cube, a pseudo cube obtained by modifying a cube, or a combination of a cube and a pseudo cube. Here, “deformed” includes, for example, changing the side length and angle of a cube (regular hexahedron), cutting a vertex, and the like. Examples thereof include a rectangular parallelepiped that is partially or entirely rectangular, and a truncated hexahedron (truncated-cube) that is a 14-sided shape in which a vertex of a cube is cut.
本発明のメタマテリアルの作成方法の一例を、図6A〜図6Cを参照しつつ説明する。 An example of a method for creating a metamaterial of the present invention will be described with reference to FIGS. 6A to 6C.
まず、誘電体材料(または磁性体材料)により作製したプレート11と、ソフトマテリアルである樹脂により作製した樹脂シート12とを用意する。そして、プレート11の複数枚を、間に樹脂シート12を挟みつつ積層し、積層体13を作製する(図6A)。次に、この積層体13に対し、例えば炭酸ガスレーザ装置を用いてプレート11の板面と直交する方向(Z軸方向)からレーザ光を照射することにより、積層体13をプレート11の積層方向に沿って複数箇所切断する(図6B)。なお、図6Bでは、積層体13をプレート11の積層方向(Z軸方向)と交差する2方向にそれぞれ複数列(具体的には、X軸方向に5列、Y軸方向に4列)に分断しているが、分断の態様は本作成例に特に限定されるものではなく、分断によって分割形成される複数個のプレート片(単位構造P6)が周期的に配列していれば良い。次いで、積層体13の切断位置に形成された隙間14の内部を、樹脂シート12の材料である樹脂と同種の樹脂で埋めるとともに、積層体13の外周面を同じ樹脂によりコーティングする。このようにして、誘電体材料(または磁性体材料)により形成された単位構造P6(プレート片)の複数個が3次元的に配列し、互いにソフトマテリアルS6(樹脂シート12、および隙間14の充填と表面コーティングとに使用された樹脂)で結合されたメタマテリアルM6が完成する(図6C)。
First, a
次に、本発明のメタマテリアルの作成方法の他の例を、図7A〜図7Cを参照しつつ説明する。 Next, another example of the method for creating a metamaterial of the present invention will be described with reference to FIGS. 7A to 7C.
まず、誘電体材料または磁性体材料のペースト21を調製する。ペースト21は、誘電体材料または磁性体材料の焼結用の原料粉末と、樹脂(例えばダウ・ケミカル社製熱可塑性セルロースエーテル「エトセル(登録商標)」)と有機溶剤(例えばテルピネロール)とを3本ロールミルで混錬する通常の方法により調製することができる。
First, a
これとともに、ソフトマテリアルのグリーンシート22を準備する。まず、ソフトマテリアルを構成するセラミックスの原料粉末と、有機バインダ(例えばブチラール系樹脂、アクリル系樹脂)と、可塑剤と、有機溶媒(例えばメチルエチルケトン、エタノール、トルエンの混合溶液)をポットで混合することにより、ソフトマテリアルの原料スラリーを得る。この原料スラリーを、通常のドクターブレードキャスティング装置を用いて、PET(ポリエチレンテレフタレート)キャリア部材の上に薄く均一な厚さでキャスティング(塗工)した後、ヒータにより約70℃で加熱乾燥し、スラリー中の揮発成分の大部分を揮発させて、グリーンシート22を得る。このグリーンシート22を、打ち抜き金型等の周知の手段を用いて切断し、所定の大きさとする。
At the same time, a soft material
次に、このグリーンシート22に、厚さ方向に貫通する複数個の貫通孔23を、メカニカルパンチ装置、あるいは、炭酸ガスレーザ装置を用いて空ける(図7A)。図7Aでは、縦2列、横4列に貫通孔23を配置したが、貫通孔の配列は周期的であれば図7Aの配列に特に限定されない。次いで、この貫通孔23に、例えばスクリーン印刷法により、誘電体材料または磁性体材料を含むペースト21を充填する。
Next, a plurality of through
次いで、このように貫通孔23の形成およびペースト21の充填が施されたグリーンシート22Aの複数枚を、貫通孔23が形成されていないグリーンシート22Bを挟んで積層する。そして、ラミネート装置を用いて所定温度条件(例えば80℃)下でシート積層方向に押圧力(例えば5000kgf/cm2程度)を付与することにより、各グリーンシート22A、22Bを圧着して一体化させ、積層体24を形成する(図7B)。
Next, a plurality of
最後に、この積層体24を脱脂(250℃で10時間程度)し、さらに所定温度で所定時間焼成を行う。これにより、ペースト21に含まれる誘電体材料または磁性体材料の原料粉末が焼結し、誘電体材料または磁性体材料の単位構造P7となる。また、グリーンシート22A、22Bに含まれるセラミックスの原料粉末も焼結して、単位構造P7同士を結合する。このようにして、単位構造P7が周期的に配列し、互いにソフトマテリアルS7で結合されたメタマテリアルM7が得られる(図7C)。なお、焼成前に、積層体24を必要に応じて適切な大きさにカットしても構わない。
Finally, the laminate 24 is degreased (at 250 ° C. for about 10 hours), and further fired at a predetermined temperature for a predetermined time. Thereby, the raw material powder of the dielectric material or the magnetic material contained in the
<実施例1−1>
誘電体メタマテリアルの誘電特性増大効果を検証するため、チタン酸バリウム(BaTiO3)の単位構造を周期的に配列した誘電体メタマテリアルのSパラメータをコンピュータシミュレーションにより求めた。
<Example 1-1>
In order to verify the effect of increasing the dielectric properties of the dielectric metamaterial, the S parameter of the dielectric metamaterial in which unit structures of barium titanate (BaTiO 3 ) are periodically arranged was obtained by computer simulation.
図1に例示したようにチタン酸バリウムの単位構造P1をZ軸方向に3個直列させ、隣り合う単位構造P1間をソフトマテリアルS1で結合するとともに表面を同じソフトマテリアルS1でコーティングしたものを単位格子G1とした。この単位格子G1は、4つの反射面をもつ。この単位格子G1をXY方向に複数並列することにより、図4に例示したような3次元周期構造の誘電体メタマテリアルを設計した。但し、単位格子G1は、X軸方向に20列、Y軸方向に20列配列した。また、単位構造P1の寸法は、幅W1×奥行きL1×高さH1=0.18mm×0.18mm×0.3mm、単位格子G1の寸法は、幅W2×奥行きL2×高さH2=0.2mm×0.2mm×1mmとした。 The unit structure P 1 barium titanate as illustrated in FIG. 1 is three series in the Z axis direction, coating the surface with coupling between adjacent unit structures P 1 in soft materials S 1 with the same soft materials S 1 and the ones with the unit cell G 1. The unit cell G 1 has four reflective surfaces. By multiple parallel the unit cell G 1 in the XY direction, were designed dielectric metamaterials three-dimensional periodic structure as illustrated in FIG. However, the unit cell G 1 is 20 rows in the X-axis direction and 20 columns arranged in the Y-axis direction. The dimensions of the unit structure P 1 are width W 1 × depth L 1 × height H 1 = 0.18 mm × 0.18 mm × 0.3 mm, and the dimensions of the unit cell G 1 are width W 2 × depth L 2. × Height H 2 = 0.2 mm × 0.2 mm × 1 mm
このようにして設計した誘電体メタマテリアルについて、FDTD(Finte Difference Time Domain)、FEM(Finte Element Method)を用いてコンピュータシミュレーションによりSパラメータを解析した。 With respect to the dielectric metamaterial thus designed, S parameters were analyzed by computer simulation using FDTD (Finte Difference Time Domain) and FEM (Finte Element Method).
Sパラメータのコンピュータシミュレーションによる解析結果を図8に示した。メタマテリアルを形成することによって、28GHz付近で共振ピークが観測された。 The analysis result of the S parameter by computer simulation is shown in FIG. By forming the metamaterial, a resonance peak was observed near 28 GHz.
<実施例1−2>
図2に例示したようにチタン酸バリウムの単位構造P2をZ軸方向に5個直列させ、隣り合う単位構造P2間をソフトマテリアルS2で結合するとともに表面を同じソフトマテリアルS1でコーティングしたものを単位格子G2とした。この単位格子G2は、6つの反射面をもつ。この単位格子G2をXY方向に複数並列することにより、図5に例示したような3次元周期構造の誘電体メタマテリアルを設計した。但し、単位格子G2は、X軸方向に20列、Y軸方向に20列配列した。また、単位構造P2の寸法は、幅W3×奥行きL3×高さH3=0.18mm×0.18mm×0.18mm、単位格子G2の寸法は、幅W4×奥行きL4×高さH4=0.2mm×0.2mm×1mmとした。
<Example 1-2>
As illustrated in FIG. 2, five unit structures P 2 of barium titanate are connected in series in the Z-axis direction, and adjacent unit structures P 2 are connected with the soft material S 2 and the surface is coated with the same soft material S 1 . and the ones with the unit cell G 2. The unit cell G 2 is, having six reflecting surfaces. By multiple parallel the unit cell G 2 in the XY directions, were designed dielectric metamaterials three-dimensional periodic structure as illustrated in FIG. However, the unit cell G 2 is, 20 rows in the X-axis direction and 20 columns arranged in the Y-axis direction. The unit structure P 2 has a width W 3 × depth L 3 × height H 3 = 0.18 mm × 0.18 mm × 0.18 mm, and the unit lattice G 2 has a width W 4 × depth L 4. X Height H 4 = 0.2 mm x 0.2 mm x 1 mm
このようにして設計した誘電体メタマテリアルについて、実施例1−1と同様にしてコンピュータシミュレーションによりSパラメータを解析した。 For the dielectric metamaterial thus designed, S parameters were analyzed by computer simulation in the same manner as in Example 1-1.
Sパラメータのコンピュータシミュレーションによる解析結果を図9に示した。実施例1−1と比較して、Z軸方向の周期の数を3から5に増加させることによって、Sパラメータの共振ピークの低周波側へのシフトが観察された。このことから誘電率の増加が導かれる。 The analysis result of the S parameter by computer simulation is shown in FIG. As compared with Example 1-1, a shift of the S-parameter resonance peak toward the low frequency side was observed by increasing the number of periods in the Z-axis direction from 3 to 5. This leads to an increase in dielectric constant.
<実施例2−1>
実施例1−1のチタン酸バリウムに代えて、透磁率μ=2000の磁性体材料を用いた他は実施例1−1と同様にして3次元周期構造の磁性体メタマテリアルを設計し、コンピュータシミュレーションを行った。
<Example 2-1>
A magnetic metamaterial having a three-dimensional periodic structure was designed in the same manner as in Example 1-1 except that a magnetic material having a magnetic permeability μ = 2000 was used instead of barium titanate in Example 1-1, and a computer was designed. A simulation was performed.
Sパラメータのコンピュータシミュレーションによる解析結果を図10に示した。メタマテリアルを形成することによって、20GHz付近で共振ピークが観測された。 The analysis result of the S parameter by computer simulation is shown in FIG. By forming the metamaterial, a resonance peak was observed around 20 GHz.
<実施例2−2>
実施例1−2のチタン酸バリウムに代えて、透磁率μ=2000の磁性体材料を用いた他は実施例1−2と同様にして3次元周期構造の磁性体メタマテリアルを設計し、コンピュータシミュレーションを行った。
<Example 2-2>
A magnetic metamaterial having a three-dimensional periodic structure was designed in the same manner as in Example 1-2, except that a magnetic material having a magnetic permeability μ = 2000 was used instead of barium titanate in Example 1-2, and the computer A simulation was performed.
Sパラメータのコンピュータシミュレーションによる解析結果を図11に示した。実施例2−1と比較して、Z軸方向の周期の数を3から5に増加させることによって、Sパラメータの共振ピークの高周波側へのシフトが観察された。このことから透磁率の増加が導かれる。 The analysis result of the S parameter by computer simulation is shown in FIG. As compared with Example 2-1, by increasing the number of periods in the Z-axis direction from 3 to 5, a shift of the resonance peak of the S parameter to the high frequency side was observed. This leads to an increase in permeability.
<実施例3>
磁性体メタマテリアルの磁性特性増大効果を検証するため、鉄の単位構造を周期的に配列した磁性体メタマテリアルのSパラメータをコンピュータシミュレーションにより求めた。
<Example 3>
In order to verify the effect of increasing the magnetic properties of the magnetic metamaterial, S parameters of the magnetic metamaterial in which iron unit structures are periodically arranged were obtained by computer simulation.
図12に示すように、幅W5×奥行きL5×高さH5=2.25mm×2.25mm×45mmに形成された樹脂(ソフトマテリアルS8)のブロックに、幅方向に貫通する20個の貫通孔30を高さ方向に均一ピッチで形成した。この貫通孔30内に鉄製のワイヤからなる単位構造P8を差し込むことにより、メタマテリアルM8を作製した。
このようにして設計した磁性体メタマテリアルについて、Broadband Microstrip Based Methodを用いてSパラメータをコンピュータシミュレーションにより解析した。
As shown in FIG. 12, 20 penetrates in the width direction through a block of resin (soft material S 8 ) formed in a width W 5 × depth L 5 × height H 5 = 2.25 mm × 2.25 mm × 45 mm. The through holes 30 were formed at a uniform pitch in the height direction. By inserting the unit structure P 8 consisting of iron wire in the through-
For the magnetic metamaterial thus designed, S parameters were analyzed by computer simulation using Broadband Microstrip Based Method.
図13には、磁性体メタマテリアルのSパラメータのコンピュータシミュレーションによる解析結果を示した(図中、S21wires、S22wiresとして示す)。なお、図13には、対照として、貫通孔30内に単位構造P8を差し込んでいないソフトマテリアルS8のブロックについての解析結果も併せて示した(図中、S21holes、S22holesとして示す)。メタマテリアルのSパラメータには、対照と比較して共振ピークの増大および低周波側へのシフトが観察された。
FIG. 13 shows the result of computer simulation analysis of the S parameter of the magnetic metamaterial (shown as S21wires and S22wires in the figure). Incidentally, in FIG. 13, (shown in Fig, S21holes, as S22holes) As a control, the analysis results are also shown for the block of soft materials S 8 without insert the unit structure P 8 in the through
M…メタマテリアル(誘電体メタマテリアル、磁性体メタマテリアル)
P…単位構造
S…ソフトマテリアル
M ... Metamaterial (dielectric metamaterial, magnetic metamaterial)
P ... Unit structure S ... Soft material
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005260735A JP2006114489A (en) | 2004-09-14 | 2005-09-08 | Dielectric meta-material and magnetic substance meta-material |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004267606 | 2004-09-14 | ||
JP2005260735A JP2006114489A (en) | 2004-09-14 | 2005-09-08 | Dielectric meta-material and magnetic substance meta-material |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006114489A true JP2006114489A (en) | 2006-04-27 |
Family
ID=36382803
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005260735A Pending JP2006114489A (en) | 2004-09-14 | 2005-09-08 | Dielectric meta-material and magnetic substance meta-material |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006114489A (en) |
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008187099A (en) * | 2007-01-31 | 2008-08-14 | Toppan Printing Co Ltd | Electromagnetic wave response medium, electromagnetic wave detection device, optical device, and method for manufacturing electromagnetic wave response medium |
JP2008244683A (en) * | 2007-03-27 | 2008-10-09 | Yamaguchi Univ | 3-dimensional left-handed metamaterial |
WO2010053282A2 (en) * | 2008-11-04 | 2010-05-14 | 주식회사 이엠따블유 | Low loss magnetic composite dielectric |
WO2010140655A1 (en) | 2009-06-05 | 2010-12-09 | 国立大学法人京都工芸繊維大学 | Three-dimensional metamaterial |
JP2011244136A (en) * | 2010-05-17 | 2011-12-01 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Antenna device |
CN102480846A (en) * | 2011-05-11 | 2012-05-30 | 深圳光启高等理工研究院 | Preparation method of flexible substrate and flexible substrate |
CN102487579A (en) * | 2011-09-05 | 2012-06-06 | 深圳光启高等理工研究院 | Preparation method of metamaterial and the same |
CN102659396A (en) * | 2012-03-28 | 2012-09-12 | 厦门松元电子有限公司 | Low-dielectric constant microwave ceramic dielectric material and preparation method thereof |
CN102689872A (en) * | 2012-04-27 | 2012-09-26 | 深圳光启创新技术有限公司 | Metamaterial processing method |
WO2012163072A1 (en) * | 2011-06-01 | 2012-12-06 | 深圳光启高等理工研究院 | Method for manufacturing dielectric substrate, and metamaterial |
JP5219148B2 (en) * | 2006-09-26 | 2013-06-26 | 国立大学法人山口大学 | 2D left-handed metamaterial |
CN103482975A (en) * | 2013-09-11 | 2014-01-01 | 福建火炬电子科技股份有限公司 | High-dielectric-constant X8R type MLCC medium material and preparing method thereof |
US8999443B2 (en) | 2011-03-28 | 2015-04-07 | Ntt Docomo, Inc. | Method for fabricating a microarray of soft materials |
WO2020118551A1 (en) * | 2018-12-12 | 2020-06-18 | 深圳先进技术研究院 | Three-dimensional flexible capacitor material, preparation method therefor, and application thereof |
-
2005
- 2005-09-08 JP JP2005260735A patent/JP2006114489A/en active Pending
Cited By (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5219148B2 (en) * | 2006-09-26 | 2013-06-26 | 国立大学法人山口大学 | 2D left-handed metamaterial |
JP2008187099A (en) * | 2007-01-31 | 2008-08-14 | Toppan Printing Co Ltd | Electromagnetic wave response medium, electromagnetic wave detection device, optical device, and method for manufacturing electromagnetic wave response medium |
JP2008244683A (en) * | 2007-03-27 | 2008-10-09 | Yamaguchi Univ | 3-dimensional left-handed metamaterial |
JP4644824B2 (en) * | 2007-03-27 | 2011-03-09 | 国立大学法人山口大学 | 3D left-handed metamaterial |
WO2010053282A2 (en) * | 2008-11-04 | 2010-05-14 | 주식회사 이엠따블유 | Low loss magnetic composite dielectric |
WO2010053282A3 (en) * | 2008-11-04 | 2010-08-05 | 주식회사 이엠따블유 | Low loss magnetic composite dielectric |
WO2010140655A1 (en) | 2009-06-05 | 2010-12-09 | 国立大学法人京都工芸繊維大学 | Three-dimensional metamaterial |
US8669833B2 (en) | 2009-06-05 | 2014-03-11 | National University Corporation Kyoto University of Technology | Three-dimensional metamaterial having function of allowing and inhibiting propagation of electromagnetic waves |
JP5581526B2 (en) * | 2009-06-05 | 2014-09-03 | 国立大学法人京都工芸繊維大学 | 3D metamaterial |
JP2011244136A (en) * | 2010-05-17 | 2011-12-01 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Antenna device |
US8999443B2 (en) | 2011-03-28 | 2015-04-07 | Ntt Docomo, Inc. | Method for fabricating a microarray of soft materials |
CN102480846A (en) * | 2011-05-11 | 2012-05-30 | 深圳光启高等理工研究院 | Preparation method of flexible substrate and flexible substrate |
WO2012163072A1 (en) * | 2011-06-01 | 2012-12-06 | 深圳光启高等理工研究院 | Method for manufacturing dielectric substrate, and metamaterial |
CN102487579A (en) * | 2011-09-05 | 2012-06-06 | 深圳光启高等理工研究院 | Preparation method of metamaterial and the same |
CN102487579B (en) * | 2011-09-05 | 2013-09-04 | 深圳光启高等理工研究院 | Preparation method of metamaterial and the same |
CN102659396A (en) * | 2012-03-28 | 2012-09-12 | 厦门松元电子有限公司 | Low-dielectric constant microwave ceramic dielectric material and preparation method thereof |
CN102689872A (en) * | 2012-04-27 | 2012-09-26 | 深圳光启创新技术有限公司 | Metamaterial processing method |
CN103482975A (en) * | 2013-09-11 | 2014-01-01 | 福建火炬电子科技股份有限公司 | High-dielectric-constant X8R type MLCC medium material and preparing method thereof |
WO2020118551A1 (en) * | 2018-12-12 | 2020-06-18 | 深圳先进技术研究院 | Three-dimensional flexible capacitor material, preparation method therefor, and application thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2006114489A (en) | Dielectric meta-material and magnetic substance meta-material | |
KR101570459B1 (en) | Method for manufacturing ceramic electronic component, and ceramic electronic component | |
JP5182087B2 (en) | Coil component and manufacturing method thereof | |
JP4440213B2 (en) | Fractal structure, fractal structure aggregate and their uses | |
JP6509123B2 (en) | Ferrite green sheet, sintered ferrite sheet, ferrite composite sheet including the same, and conductive loop antenna module | |
Rajan et al. | Cold sintering: An energy-efficient process for the development of SrFe12O19–Li2MoO4 composite-based wide-bandwidth ferrite resonator antenna for Ku-band applications | |
CN104064840B (en) | Miniaturization band resistance type frequency-selective surfaces | |
JP2005038904A (en) | Laminated ceramic electronic component and its manufacturing method | |
CN1207738C (en) | Manufacturing method of laminated ceramic electron element and laminated ceramic electron element | |
US20210272741A1 (en) | Method for Producing an Inductive Component and Inductive Component | |
Shin et al. | Comparative study between the pillar‐and bulk‐type multilayer structures for piezoelectric energy harvesters | |
JPS6193800A (en) | Manufacture of array ultrasonic antenna | |
Kumar et al. | Epoxy-free fabrication techniques for layered/2-2 magnetoelectric composite: a review | |
JP4821002B2 (en) | Artificial magnetic material | |
JP2020194806A (en) | Laminated coil component | |
JP2005150137A (en) | Common mode noise filter | |
JPWO2016031995A1 (en) | Piezoelectric ceramic and manufacturing method thereof, and electronic component | |
EP3639322B1 (en) | Dielectric-encapsulated wideband metal radome | |
CN111393171A (en) | Filter forming method and filter | |
CN101866088B (en) | Manufacture method of two-dimensional left-handed material based on plan periodic structure | |
CN100508713C (en) | Fractal structure body, fractal structure assembly and production methods and applications for them | |
WO2022181774A1 (en) | System equipped with electromagnetic wave absorber, and electromagnetic wave absorbing method using electromagnetic wave absorber | |
WO2022181772A1 (en) | Electromagnetic wave absorbent body, system comprising electromagnetic wave absorbent body, and electromagnetic wave absorption method using electromagnetic wave absorbent body | |
Malallah et al. | Tunable microwave filters using nanoparticles and thin films of Ferroic materials | |
JP7163935B2 (en) | common mode choke coil |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20070712 |