神奇的超材料——人工電磁結構材料
2020-11-25 中國科學院神奇的超材料——人工電磁結構材料
2015-07-08 光電技術研究所
語音播報
什麼是人工結構電磁材料？
中學時老師告訴我們，當一束光從空氣斜射入水中，入射光與折射光應該在法線兩側。那麼，是否存在這樣一種介質，當光入射其中，入射光與折射光位居法線同側？
1968年，前蘇聯理論物理學家菲斯拉格(Veselago)發現，介電常數和磁導率都為負值物質的電磁學性質，與常規材料不同，從而在理論上預測了上述「反常」現象。超材料的概念便源於此。
Metamaterial(超材料)，其中拉丁語詞根「meta-」表示「超出、另類」等含義，因此一般文獻中給出人工電磁材料的定義是「具有天然材料所不具備的超常物理性質的人工複合結構或複合材料。」也就是大家津津樂道的「超材料」。
人工電磁材料（Metamaterials，Meta材料）是將人造單元結構以特定方式排列形成的具有特殊電磁特性的人工結構材料。
Meta材料具有自然界中原有材料所不具備的獨特性質，其中出現了許多全新的物理現象。目前關於Meta材料的物理特性研究，及其在定向輻射高性能天線、電磁隱身、空間通信、探測技術和新型太赫茲波段功能器件等領域的應用研究開始成為國際物理學和電磁學界的研究熱點。
人工電磁結構材料特性及其應用
2001年，美國加州大學聖地牙哥分校的史密斯教授等人在實驗室製造出世界上第一個負折射率的超材料樣品，並實驗證明了負折射現象與負折射率。翌年，美國加州大學Itoh教授和加拿大多倫多大學Eleftheriades教授領導的研究組幾乎同時提出一種基於周期性LC網絡的實現超材料的新方法。
2002年底，麻省理工學院的孔金甌教授也從理論上證明了「左手」材料存在的合理性，並稱之為「導向介質」，他預言了這種人工材料在高指向性的天線、聚焦微波波束、「完美透鏡」、電磁波隱身等方面的應用前景。2006年，史密斯教授及其在杜克大學的科研小組設計、製造了著名的「隱身大衣」，並成功地進行了實驗證明。2009年又出現了寬頻帶的隱身衣。2010年科學家發現了電磁黑洞。
光子晶體、左手材料、隱身衣等超材料研究成果被美國《科學》雜誌先後於2000年、2003年、2006年選為年度10項重大進展之一。《Materials Today》雜誌在2008年將超材料評為材料科學50年中的10項重要突破之一。2010年，《科學》雜誌又將超材料列入本世紀前十年的10項重要科學進展之一。
什麼是人工結構電磁材料？
中學時老師告訴我們，當一束光從空氣斜射入水中，入射光與折射光應該在法線兩側。那麼，是否存在這樣一種介質，當光入射其中，入射光與折射光位居法線同側？
1968年，前蘇聯理論物理學家菲斯拉格(Veselago)發現，介電常數和磁導率都為負值物質的電磁學性質，與常規材料不同，從而在理論上預測了上述「反常」現象。超材料的概念便源於此。
Metamaterial(超材料)，其中拉丁語詞根「meta-」表示「超出、另類」等含義，因此一般文獻中給出人工電磁材料的定義是「具有天然材料所不具備的超常物理性質的人工複合結構或複合材料。」也就是大家津津樂道的「超材料」。
人工電磁材料（Metamaterials，Meta材料）是將人造單元結構以特定方式排列形成的具有特殊電磁特性的人工結構材料。
Meta材料具有自然界中原有材料所不具備的獨特性質，其中出現了許多全新的物理現象。目前關於Meta材料的物理特性研究，及其在定向輻射高性能天線、電磁隱身、空間通信、探測技術和新型太赫茲波段功能器件等領域的應用研究開始成為國際物理學和電磁學界的研究熱點。
人工電磁結構材料特性及其應用
2001年，美國加州大學聖地牙哥分校的史密斯教授等人在實驗室製造出世界上第一個負折射率的超材料樣品，並實驗證明了負折射現象與負折射率。翌年，美國加州大學Itoh教授和加拿大多倫多大學Eleftheriades教授領導的研究組幾乎同時提出一種基於周期性LC網絡的實現超材料的新方法。
2002年底，麻省理工學院的孔金甌教授也從理論上證明了「左手」材料存在的合理性，並稱之為「導向介質」，他預言了這種人工材料在高指向性的天線、聚焦微波波束、「完美透鏡」、電磁波隱身等方面的應用前景。2006年，史密斯教授及其在杜克大學的科研小組設計、製造了著名的「隱身大衣」，並成功地進行了實驗證明。2009年又出現了寬頻帶的隱身衣。2010年科學家發現了電磁黑洞。
光子晶體、左手材料、隱身衣等超材料研究成果被美國《科學》雜誌先後於2000年、2003年、2006年選為年度10項重大進展之一。《Materials Today》雜誌在2008年將超材料評為材料科學50年中的10項重要突破之一。2010年，《科學》雜誌又將超材料列入本世紀前十年的10項重要科學進展之一。
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可以「隱身」的超材料:會改寫未來戰爭嗎?
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我是超材料,我為自己代言
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超材料的未來發展方向是什麼?
可以說，超材料是繼高分子材料、納米材料之後材料領域又一重大突破，將對世界科技發展產生重要影響。超材料的基本設計思路是以某種具有特殊功能的人工結構為基礎，設計材料關鍵物理尺度的結構，以得到不受自然規律限制的天然材料不具有的超常功能。超材料類似於自然界中存在的晶體結構物質，通過原子的有序排列和有序調節，使得晶體材料顯示出一些無定型態所不具備的物理特徵。 -
寧波材料所等開發出新型超寬帶透明電磁防護材料
電磁幹擾（EMI）屏蔽材料可以防止暴露於RF輻射，但是其中大多數是不透明的。在這項工作中，本文並使用氧化物（SLSO）夾著的超薄銀層作為構造塊來製造和製造可見的透明EMI屏蔽材料。具有雙面SLSO（D-SLSO）結構的樣品在27.6 GHz時表現出最高的EMI屏蔽效率（SE），為70 dB（在4–40 GHz時平均> 62 dB），在27.6 GHz時的透射率接近90％。 -
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