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电磁屏蔽原理及其常见材料介绍屏蔽原理电磁屏蔽即利用屏蔽材料阻隔或衰减被屏蔽区域与外界的电磁能量传播。
电磁屏蔽的作用原理是利用屏蔽体对电磁能流的反射、吸收和引导作用，其与屏蔽结构表面和屏蔽体内部感生的电荷、电流与极化现象密切相关。
屏蔽按其原理分为电场屏蔽(静电屏蔽和交变电场屏蔽)、磁场屏蔽(低频磁场和高频磁场屏蔽)和电磁场屏蔽(电磁波的屏蔽)。
通常所说的电磁屏蔽是指后一种，即对电场和磁场同时加以屏蔽。
屏蔽效果的好坏用屏蔽效~g(SE，Shielding effectiveness)来评价，它表现了屏蔽体对电磁波的衰减程度。
屏蔽效能定义为屏蔽前后该点电磁场强度的比值，即：SE=2OIg(Eo／Es)或SH=2Olg(HdHs)式中：、分别为屏蔽前该点的电场强度与磁场强度，、分别为屏蔽后该点的电场强度与磁场强度。
对屏蔽效果的评价是根据屏蔽效能的大小度量的。
按照屏蔽作用原理，屏蔽体对屏蔽效能的贡献分为3部分：(1)屏蔽体表面因阻抗失配引起的反射损耗；(2)电磁波在屏蔽材料内部传输时，电磁能量被吸收引起传输损耗或吸收损耗；(3)电磁波在屏蔽材料内壁面之间多次反射引起的多次反射损耗。
由此可以得到影响材料屏蔽效能的3个基本因素，即材料的电导率、磁导率及材料厚度。
这也是屏蔽材料研究本身所必须关注的问题和突破口。
当然，对于电磁屏蔽体结构，其屏蔽效能还与结构、形状、气密性等有关，对于具体问题，还需要考虑被屏蔽的电磁波频率、场源性质等。
常见的屏蔽材料电屏蔽指的是对电场（E场）的屏蔽，它通常可选用的屏蔽材料种类比较多，如下：1一、导电弹性体衬料（导电橡胶)每种导电橡胶都是由硅酮、硅酮氟化物、EPDM或者碳氟化物－硅氟化物等粘合剂及纯银、镀银铜、镀银铝、镀银镍、镀银玻璃、镀银铅或炭颗粒等导电填料组成。
由于这些材料含有银，包装和存储条件应与其他含银元件相似，它们应当存储在塑料板中，例如聚酯或者聚乙烯，远离含硫材料。
标准形状有：实体O形条、空心O形条、实体D形条、空心D形条、U 行条、矩形条、中空矩形条、中空P形条、通道条以及模制导电橡胶成形件、模制的D-形圈/O-形圈、各种法兰、I/O衬垫。
超材料的研究进展及其应用前景超材料是一种新型材料，由于其独特的物理特性和表现，近年来受到了越来越多科学家的关注和研究。
它是指在纳米尺度下，通过对材料进行精密设计，使得材料在电磁波、热、光等方面表现出超常的特性。
超材料的研究不但能够使我们更好地理解基础科学，同时也拓展了许多实际应用领域的可能性，如电子、计算机、无线通信和太阳能发电等。
本文旨在介绍超材料的研究进展及其应用前景。
一、超材料的物理特性超材料在电磁波方面具有反常的反应能力。
这意味着它可以被设计成有效的控制电磁波的工具，例如，可以制造出可以隐形的材料，或者制造出具有高频射频的电路元件，甚至可以获得极为精密的光学性质。
此外，超材料还具有其他一些特性，如对热、声波、电子和其他物质具有一定的影响效果。
在过去的几十年里，研究人员对超材料的研究进行了大量的工作，目前已经发展出了多种不同的材料和设计方法。
其中，最常用的超材料包括金属和介质的复合材料和微结构物体。
这些超材料可以通过纳米工程等技术来制造，而复合材料的基础建立在晶格断裂和其他材料缺陷建设上。
二、超材料的应用1. 电磁波控制超材料在电磁波控制方面应用广泛。
近年来，科学家们已经成功地利用超材料制造了人造隐身材料，这种材料具有特殊的形状和结构，可以有效地抵消雷达等电磁波。
此外，超材料还可以用于制造高频射频的元器件和天线，从而提高设备的通信性能。
2. 光学器件超材料在光学领域的应用也非常广泛。
例如，利用超材料可以制造出具有负折射率的介质材料，从而实现反射和干涉特性的控制。
这些特性可以被用于设计和制造具有复杂形状和结构的透镜、玻璃等光学器件。
3. 太阳能电池超材料在太阳能电池方面也具有应用前景。
可以利用超材料改变光的吸收和散射特性，从而提高太阳能电池的吸收效率。
此外，超材料还可以被用于制造太阳能电池的组件，如集光器或反射器，从而减少器件的重量和成本。
4. 生物医学超材料在生物医学方面也有着广泛的应用，例如利用超材料可以制造出纳米级别的显微镜和光成像技术，可以更好地观察生物体内的细胞和分子结构。
超材料的研究进展和应用前景超材料是一种具有特殊光学和电磁性质的材料，因其具有异常的光学和电学性质，具有广泛的应用前景，引起了人们的极大关注。
本文将简要介绍超材料的研究进展和应用前景。
一、超材料的基本概念超材料，又称为“人工电磁材料”（Artificial Electromagnetic Materials），是一种由微观结构构成的人工材料，具有特殊的电磁性质，可用于实现超常光学现象。
超材料可以通过一系列微细的物理结构来实现，如纳米结构、光子晶体和金属/介质复合材料。
超材料的产生源于人们对材料电磁性质的研究。
传统材料的电磁性质来自于其原子和分子的电荷分布，而超材料的电磁性质来自于人工设计的微观结构。
这样，通过微型加工技术，人们可以实现对材料电磁性质的精细控制，提高材料的光学、电学、磁学性质，从而实现极佳的光学性能。
二、超材料的研究进展1. 路易斯反射镜路易斯反射镜是超材料最经典的应用之一。
路易斯反射镜的基本工作原理是利用负折射率超材料，它不仅折射入射光线，而且也将反射过来的光线集中起来。
这样，路易斯反射镜将入射光线汇聚到一个小点上，实现了聚焦的功能。
路易斯反射镜的研究不仅具有学术研究的价值，还具有很多应用价值，如聚焦透镜、天线、相机镜头等。
2. 负折射率材料负折射率材料是超材料的一个非常重要的分支，也是超材料最具有特色的一个分支。
正常物质的折射率是大于等于1的，而负折射率材料的折射率小于0，这意味着研究者可以在负折射率材料上制造出不可能在自然材料上存在的超级透镜。
实际应用方面，负折射率材料可以用于制造高清晰度、低失真的透镜，从而可以在显微镜、望远镜和医学影像等领域获得广泛应用。
3. 飞秒激光成像技术超材料可以非常精细地操纵光的行进方向和散射方式，已经被应用到飞秒激光成像技术中。
通过使用超材料，研究者可以在极短的时间内实现高密度、高分辨率的成像，这一技术已经被用于分子物理、生物医学等各个领域。
三、超材料的应用前景超材料的应用前景巨大。
超材料——过去十年中人类最重大的十项科技突破之一狭义上超材料即指电磁超材料,电磁超材料具有超越自然界材料电磁响应极限的特性,能够实现对电磁波传播的人为设计、任意控制。
目前该材料被应用在定向辐射高性能天线、电磁隐身、空间通信、探测技术和新型太赫兹波段功能器件等方面。
看好电磁超材料在军工、通信和智能结构等方面的应用前景电磁超材料在军工领域的应用比较广泛,目前已应用的超材料产品包括超材料智能蒙皮、超材料雷达天线、吸波材料、电子对抗雷达、超材料通讯天线、无人机雷达、声学隐身技术等。
通信领域电磁超材料最具应用前景的就是无线Wi-fi网络,目前光启已进入该领域。
电磁超材料在智能结构中的应用主要有两类:地面行进装备用智能结构和可穿戴式超材料智能结构。
智能结构用电磁超材料的市场前景非常广阔A股超材料主题相关上市公司主要包括:国民技术(300077)、龙生股份(002625)、鹏博士(600804)和鹏欣资源(600490)等,建议重点关注国民技术、鹏博士和鹏欣资源。
超材料“Metamaterial”是21世纪物理学领域出现的一个新的学术词汇，近年来经常出现在各类科学文献。
拉丁语“meta-”，可以表达“超出…、亚…、另类”等含义。
对于metamaterial一词，目前尚未有一个严格的、权威的定义，各种不同的文献上给出的定义也各不相同。
但一般文献中都认为metamaterial是“具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料”。
迄今发展出的“超材料”包括：“左手材料”、光子晶体、“超磁性材料”等。
“左手材料”是一类在一定的频段下同时具有负的磁导率和负的介电常数的材料系统(对电磁波的传播形成负的折射率)。
近一两年来“左手材料”引起了学术界的广泛关注，曾被美国《科学》杂志评为2003年的"年度十大科学突破"之一。
1原理超材料的应用与原有的材料制备有很大的区别，以往是自然界有什么材料，就能制造出什么物品，而超材料完全是逆向设计，根据针对电磁波的具体应用需求，制造出具有相应功能的材料。
电磁超材料的制备与应用研究随着电子科技的不断进步，人们对于电磁现象的认识也在不断深入。
电磁超材料作为一种新兴的材料，由于其特殊的电磁性质备受研究者的关注。
本文将主要介绍电磁超材料的制备与应用研究。
一、电磁超材料的概念什么是电磁超材料？电磁超材料是指由多个微小的电子元件组成的一种材料。
这些电子元件可以将电磁波压缩或展开，改变电磁波传播的速度、方向和散射强度等。
这种材料是由金属结构和绝缘材料构成的二维或三维结构。
电磁超材料具有低损耗、低电磁波传输速度、易制备等特点。
二、电磁超材料的制备1. 几何制备法该法采用精密机器制作出各种形状的小型天线来制造电磁超材料结构。
因此，几何制备法制作出的电磁超材料具有质量高，精度高，但制作成本较高的优点。
2. 化学沉积法该方法的原理是通过反应移除原材料中的原子并在表面堆积成为所需的肢体上，以产生各种结构阵列。
该方法具有简便和易于控制形态的优点，但对材料的质量要求很高。
3. 稀有气体离子束刻蚀法稀有气体离子束刻蚀法是将所需的结构形状刻在薄膜上，然后再将薄膜附加在电磁超材料结构上。
该方法具有制备工艺简单、制备速度快、成分均匀性好等优点，但存在着生产比较困难的问题。
三、电磁超材料的应用电磁超材料的应用广泛。
例如，电磁超材料可以用于制造微波窗口、微波隔离器等高频器件。
除此之外，电磁超材料还可以用于制造光学、生物医学、纳米电子学等领域的器件。
这些器件可以大大提高电磁性能，使得原本无法实现的技术变得现实。
四、电磁超材料面临的问题尽管电磁超材料具有许多优越的特性和应用前景，但是其在实际应用中面临着一些问题。
例如，电磁超材料的脆弱性、质量浮动性、成本高等问题都制约了其在实际应用中的广泛普及。
五、未来电磁超材料的发展为了克服电磁超材料面临的问题，研究者们正在不断进行创新。
例如，研究者们正在研发新的技术来提高电磁超材料的质量和成本控制。
同时，他们还通过仿生学等新的科学方法来寻找更好的电磁超材料的制备方法与应用途径。
超导电磁材料的性质与应用超导电磁材料是一种具有特殊性质的材料。
在超导电磁材料内，电阻为零，电流可以无限流动，甚至可以抵消磁场。
这种独特的性质使得超导电磁材料广泛应用于各个领域，如能源、医学、电子等。
超导电磁材料的性质有哪些？超导电磁材料的最显著特征是其零电阻。
这意味着电流可以在超导电磁材料中无阻力的流动。
在通常的金属中，电流在流向中会遇到一定程度的阻力，这会导致金属发热，电能浪费。
而在超导电磁材料中，电流可以平滑地流动，不会产生任何热源。
这个性质具有很大的潜力，可以应用于发电机、电力输送等领域。
超导电磁材料还具有磁场排斥的特性。
在超导电磁材料中，磁场会被完全抵消。
这就意味着超导电磁材料可以在强磁场环境下应用。
例如，MRI磁共振成像设备就需要使用超导电磁材料来制造其磁体。
因为磁场是平均分布在磁体内部，这样可以避免磁场对病人产生影响。
此外，超导电磁材料还可以在极低温度下运作。
当超导电磁材料被冷却到它们的临界温度以下时，会变成超导态。
这种超导态需要极低的温度，普遍是4K以下。
现在已经有很多方法来实现超导电磁材料的冷却。
超导电磁材料的应用有哪些？超导电磁材料可以在很多领域中应用，以下是其中的一些例子：1. 能源超导电磁材料可以用于制造超导电缆和发电机。
由于其零电阻特性，超导电缆可以大大减少电能浪费。
而超导发电机的电流输出非常稳定，同时体积小，可以被用于无人机等领域。
2. 磁共振成像MRI磁共振成像设备需要极强的磁场来产生成像。
超导电磁材料可以制造这种磁体，因为它们可以排斥来自环境中蒸汽或其他磁场的磁场。
由此，MRI磁共振成像设备可以做到高精度成像。
3. 磁悬浮列车现在，有一种被称为磁悬浮列车的交通工具，它可以在几百英里每小时的速度下运行。
这主要得益于超导电磁材料的应用。
在磁悬浮列车中，车体被悬浮在一个由超导磁体制造的磁场中。
这个磁场可以帮助磁悬浮列车脱离地面，减少摩擦力。
4. 量子计算机量子计算机需要处理极高的信息密度。
超材料的基本特性及其应用超材料，是一种具有优异电磁特性的人工合成材料。
它具备许多传统材料所不具备的特性，如超常的折射率、负折射率、超透射性等。
这使得超材料在电子器件、光学器件等领域中具有广泛应用前景。
超材料的特性相比于自然物质，超材料的特性更加优秀。
其主要特性包括以下方面：一、折射率、相位常数和阻抗的负值超材料可以表现出折射率、相位常数和阻抗的负值，这使得超材料可以制造出近似于“隐身材料”的功能。
二、波导的超透性在传统的金属材料中，电磁波通常都会被反射和散射，导致波导中的能量损失极大。
而在超材料中，电磁波可以穿过材料，从而实现能量在波导中的无损传输。
三、调节器件中的折射率超材料可以通过改变电磁波的波长，进而改变它在材料中的传播速度和折射率。
这就可以通过切换材料的不同状态实现调节器件中的折射率。
四、吸收电磁波的频率选择性超材料中的均匀微观结构可以选择性地吸收特定频率的电磁波。
这可以被用于制造扰动符合特定频率的电子器件。
应用领域超材料在电子器件、光学器件、热学器件等领域中都具有广泛的应用。
一、电子器件超材料可以被用于制造变频器、滤波器等电子器件。
比如说，可以用超材料制造出更加小型化的高频功率器，从而提高功率传输效率，并降低了功率器件的大小。
二、光学器件因为超材料表现出了负折射率，所以它可以被用于制造隐身材料。
并且，超材料在制作光学透镜、微波器等方面也具有巨大的应用前景。
三、热学器件超材料也可以在热学器件中得到应用。
例如，超材料可以制造出更加高效的太阳能电池板，可以更高效地吸收太阳能，并将其转化为电能。
总之，超材料在实际生产生活中具有不可替代的作用。
目前，有关部门已经开始对超材料的研发进行持续性的投入。
可以预期，在不久的将来，这种材料将会在各行各业中得到广泛应用。
什么是超材料？六类超材料介绍“超材料（metamaterial）”指的是一些具有人工设计的结构并呈现出天然材料所不具备的超常物理性质的复合材料。
“超材料”（Metamaterial）是21世纪以来出现的一类新材料，其具备天然材料所不具备的特殊性质，而且这些性质主要来自人工的特殊结构。
超材料的设计思想是新颖的，这一思想的基础是通过在多种物理结构上的设计来突破某些表观自然规律的限制，从而获得超常的材料功能。
超材料的设计思想昭示人们可以在不违背基本的物理学规律的前提下，人工获得与自然界中的物质具有迥然不同的超常物理性质的“新物质”，把功能材料的设计和开发带入一个崭新的天地。
典型的“超材料”有：“左手材料”、光子晶体、“超磁性材料” 、“金属水”。
六类超材料1、自我修复材料——仿生塑料伊利诺伊大学的Scott White研发出了一种具备自我修复能力的仿生塑料。
这种聚合物内嵌有一种由液体构成的“血管系统”，当出现破损时，液体就可像血液一样渗出并结块。
相比其他那些只能修复微小裂痕的材料，这种仿生塑料可以修复最大4毫米宽的裂缝。
2、热电材料一家名为Alphabet Energy的公司开发出了一种热点发电机，它可被直接插入普通发电机的排气管，从而把废热转换成可用的电力。
这种发电机使用了一种相对便宜和天然的热电材料，名为黝铜矿，据称可达到5-10%的能效。
科学家们已经在研究能效更高的热电材料，名为方钴矿，一种含钴的矿物。
热电材料目前已经开始了小规模的应用——比如在太空飞船上——但方钴矿具备廉价和能效高的特点，可以用来包裹汽车、冰箱或任何机器的排气管。
3、钙钛矿除晶体硅外，钙钛矿也可可用来制作太阳能电池的替代材料[ 。
在2009年，使用钙钛矿制作的太阳能电池具备着3.8%的太阳能转化率。
到了2014年，这一数字已经提升到了19.3%。
相比传统晶体硅电池超过20%的能效。
科学家认为，这种材料的性能依然有提升的可能。
钙钛矿是由特定晶体结构所定义的一种材料类别，它们可以包含任意数量的元素，用在太阳能电池当中的一般是铅和锡。
电磁超材料的研究与应用电磁超材料是一种新兴的材料，它可以在电磁波领域产生奇特的效应，引起了众多学者的关注与研究。
这种材料的特殊结构和性质，为其广泛的应用提供了可能性。
本文将从电磁超材料的研究和应用两个方面来阐述这种材料的重要性和潜力。
一、电磁超材料的研究电磁超材料是一种具有自由度的复合材料，它的微观结构具有周期性，可以表现出优异的电磁性质。
电磁超材料的研究可以追溯到二十世纪九十年代末期，当时学者们意识到，通过人工设计和制造材料的微结构，可以实现许多传统材料难以达到的优越性能。
电磁超材料的研究依托于材料科学、电子工程、信息科学等多个领域的基础理论和技术，通过设计与制备不同的超材料结构，进一步实现对电磁场的精确调控和改变。
学者们通过计算数值模拟和实验验证，发现电磁超材料能够实现负折射、负折射率、反射和透射等多种奇特的电磁现象。
电磁超材料的研究不仅提供了新的思路和方法，而且强化了对电磁波的物理认识。
随着电磁超材料研究的深入，更多的新材料和新结构被开发出来，它们的性能也不断得到提升和拓展。
二、电磁超材料的应用电磁超材料在信息通信、雷达隐身、医疗影像等领域的应用，得到了广泛关注和探索。
1. 信息通信领域中的应用电磁超材料可以显著地提高天线性能，实现远距离无线通信。
而且，通过人工调控电磁波的散射和传播，可以有效地消除电磁波的干扰和噪声，实现高速、高清晰度的信息传输。
2. 雷达隐身领域中的应用电磁超材料的负折射率和反射现象，可以抵消雷达探测的信号，从而实现隐身效果。
同时，电磁超材料的多铁性质使得其能够实现电磁波与物体的耦合，更好地保护战术设备和人员。
3. 医疗影像领域中的应用电磁超材料的微小结构和可调控性能，为其在医疗影像领域的应用提供了条件。
通过设计磁共振造影材料的微观结构，可以有效地提高成像分辨率和准确性。
总结电磁超材料是一种具有广泛应用前景的材料。
它的研究和应用可以为信息通信、雷达隐身、医疗影像等领域的发展提供技术支撑和创新方案。
电磁超材料的研究与应用随着科技的不断发展，人们对于材料的研究也越来越深入。
电磁超材料就是近年来备受瞩目的一种新型材料。
电磁超材料的研究与应用不断推进着人类科技的前进步伐。
电磁超材料是一种特殊的材料，其特点是具有负折射率、负介电常数或负磁导率等特性。
在这种材料中，电磁波可以以一种完全不同于常规材料的方式传播。
其具有反常的传输特性和无限小散射特性，这让人们看到了电磁光学在几何光学之外的另一种可能。
电磁超材料的研究始于20世纪90年代，当时美国D.R. Smith 重构了Bonnet原始的类负折射材料结构，成功的制备了第一代电磁超材料。
之后，又有一系列的研究开展，制备出多种电磁超材料，包括金属结构、负折射率材料、金属-绝缘体多层结构、透明导电材料等。
因为电磁超材料特有的特性，它在科技领域中被广泛应用。
电磁超材料可以被用来制造新型的吸波材料、新型的光学器件、新型传感器、新型超材料元器件等。
目前，电磁超材料已经成功应用于红外探测器、太阳能电池、雷达系统、天线等领域，迅速带动了科技进步的步伐。
例如，电磁超材料可以被应用于红外探测器的升级换代。
红外波段是是一种特殊的频带范围，因为其波长长短，穿透力强，所以在现代军事攻防中被广泛应用。
然而，由于现有的红外探测器对于红外辐射的探测能力有限，存在探测距离短和探测精度不高等问题。
而电磁超材料可以在红外波段中形成超常的光学效应，改善了探测器对于红外辐射的响应，可在红外探测器中发挥重要作用。
此外，电磁超材料也可以被用来制造新型的太阳能电池。
太阳能电池是目前被广泛应用的清洁能源电池，但是由于其能效有限，不利于太阳能的广泛应用。
利用电磁超材料制造的太阳能电池，可以用更低的成本生产出更高效率的太阳能电池，从而大大降低了太阳能成本。
总的来说，电磁超材料是一种新型的功能材料，具有非常好的应用前景。
电磁超材料的研究目前还在不断推进中，未来还会有更多的应用出现。
我们期待着这种材料可以在未来的科技领域中，为人们创造更多更高端的产品，带来质的飞跃。
第1章 绪 论电磁超常材料（Electromagnetic Metamaterials ）, 是近年来在电磁学领域提出的一个新概念，因其独特的电磁响应特性而受到电磁学界的广泛关注。
电磁超常材料最初主要针对左手材料（Left-Handed Material, 简称LHM ）的理论和实验研究，然而，人们随后从更广义的角度给出的定义是：具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料。
其包含的思想是通过材料关键尺度上的结构有序设计来突破某些天然材料的限制。
下面将从电磁波与物质相互作用的一般本构关系出发，介绍电磁超常材料的发展过程及现状。
1.1 电磁超常材料的发展当电磁波与任何由原子分子构成的物质相互作用时，电磁场与电子、以及原子和分子中的带电粒子产生相互作用，使其发生移动。
同时，这种相互作用也会改变电磁波的传播特性， 例如改变其相速或波长等。
电磁波与物质的相互作用是复杂的，但却可以用如下普适的本构关系式表示[1]： , εξμζ=⋅+⋅=⋅+⋅D E H B H E (1.1) 其中ε，ξ，μ，和ζ都为三维张量，表征物质在三维空间各个方向上的电磁特性。
每个三维张量都包含9个实数分量和9个虚数分量（例如ε的某一个分量可表示为'''ij ij ij i εεε=+），因此这四个张量一共包含了72个参数。
任何材料的电磁特性都可以由这72个本构参数来描述。
根据这些参数的性质，人们就可以对电磁材料进行各种分类：例如，材料的本构参数通常是常量，但是如果本构参数随着不同频率而发生变化，这种材料就被称作“色散介质”；如果本构参数是电场或磁场的函数，此时描述电磁波在物质中传播特性的麦克斯韦方程组变成了非线性偏微分方程组，这样的材料被称作“非线性介质”；ξ或ζ不等于零的电磁材料被称为双各向异性（Bianisotropy ）介质；然而，在大多数情况下，物质对电场和磁场的响应具有较弱的耦合特性或者没有耦合特性，因此本构张量ξ和ζ可以忽略。
那么，根据本构张量ε和μ还可以将电磁材料进行分类，比如：当[]123diag εεεε=，[]123diag μμμμ=时，这种材料被定义为双轴各向异性（Biaxial ）介质；当[]113diag εεεε=，[]113diag μμμμ=时，这种材料被称作单轴各向异性（Monoaxial ）介质；最后，当[]diag εεεε=，[]diag μμμμ=时，这种物质被称为各向同性（Isotropic ）介质。
各向同性介质是最常见的电磁材料，因其电磁本构关系成简单比例，这样的物质有简单的线性关系，因而也称之为简单物质[2]。
简单物质的存在不是绝对的，比如，作用在简单物质的电磁波的频带太宽，简单物质会变成色散介质；再如，电场或磁场强度很大，简单物质将变成非线性介质等等。
此外，还有更复杂的本构关系式，如手征（Chiral ）介质等。
然而，所有的本构关系形式或本构参数需要靠实验求得，或从微观的考虑导出。
图 1.1根据介电常数和磁导率虚虚正负对材料进行分类在无源的情况下，物质总是损耗的或损耗较弱的，因此，物质的介电常数张量ε和磁导率张量μ元素中的虚部总是非负的值（''0ijε≥且''0ij μ≥）。
因此，人们可以根据物质本构张量元素实部（'ijε，'ij μ）的正负对介质进行分类。
为了简单起见，略去物质本构张量元素实部上标，其表示为ij ε和ij μ。
如图 1.1所示，根据介电常数和磁导率的正负，可以把材料分为四大类：第Ⅰ象限为常规介质，其介电常数和磁导率匀为正值（0ε>，0μ>），也称为正介质（Double Positive Media, DPM ），代表自然界中最常见的绝缘材料，电磁波与其相互作用时表现为行波；第Ⅱ象限为具有电谐振的材料，其介电常数为负（0ε<），磁导率为正（0μ>）。
这类介质在自然界也存在，代表物质为等离子体。
自由电子与入射电场作用时形成运流电流，在与位移电流的共同作用下将在低频（pe ωω<）形成负介电常数；第Ⅳ象限为具有磁谐振的材料，其介电常数为正（0ε>），而磁导率为负（0μ<）。
这类材料在自然界很少见，代表物质为铁氧体，电磁波与其相互作用时，在低频（pm ωω<）可以形成负磁导率。
第Ⅱ象限和第Ⅳ象限的材料可同时被称作单负介质（Single Negative Media, SNM ）。
电磁波在单负介质中不能传播，以倏逝波的形式存在。
第Ⅲ象限为左手材料，其介电常数和磁导率均为负值（0ε<，0μ<），因此左手材料也被称作双负介质（Double Negtive Media, DNM ）。
左手材料内部既存在电谐振与存在磁谐振，电磁波在左手材料中传播时，相速度方向与群速度方向（即能量传播方向）相反，因此电磁波以反向波传播模式存在。
在自然界中，这种同时具有负介电常数和负磁导率的材料目前尚未发现。
1968年，苏联科学家Veselago 首次从理论上对电磁左手材料及其电磁特性进了分析，总结了这种本构参数双负的材料具有后向波、负Snell 折射、逆Doopler 效应、逆Cerenkov 辐射等超常电磁现象[3]。
电磁超常材料的研究正是起源于左手材料，下面再介绍这一概念的起源及发展。
早期Veselago 提出的左手材料只是一种假想材料，因为自然界不存在这样一种同时具备电谐振和磁谐振的天然材料。
直到1996年，英国Pendry 教授提出一种周期排列的金属棒（Rod ）阵列结构[4]，当外电场与金属棒的方向平行时，这种结构的等离子体频率很低（如微波频段），在这个频率以下，其有效介电常数是负数。
这项成果为实现低频电磁波段的电谐振奠定了基础。
更为重要的是，在1999年，Pendry教授提出了另一种开环谐振器（Split-ring Resonator, SRR）阵列结构[5]，当外磁场方向垂直于开环谐振器环平面时，将激励起一个磁偶极矩，从而可以在某个频段诱导出负的等效磁导率。
这两种人工构造的电谐振和磁谐振结构如图1.2所示。
图 1.2人工电谐振单元和磁谐振单元（a）Rod阵列(E平行z)（b）SRR阵列(H垂直y) 2000年，基于Pendry的基础性工作，美国加利福尼亚大学Smith教授将Rod阵列和SRR 阵列两种结构结合起来，成功制备了在微波频段的世界首块一维左手材料，并从实验上对这块左手材料的传输特性进行实验验证[6]。
然而，对这种复合阵列结构的传输线测量方法本身存在一定的局限性，它忽略了两种谐振之间的耦合，因而验证结果受到了质疑。
图 1.3基于Rod/SRR阵列的左手材料实验样品（a）一维左手材料（b）二维左手材料随后，另一种证验方法便是著名的“棱镜折射实验”[7]。
2001年，Smith又与其合作者Shelby制备出了二维Rod/SRR复合阵列结构，通过Snell折射实验，并与常规介质Teflon 进行比较，可以精确测量到这块二维左手材料的折射率为负。
这项实验真正验证了左手材料的电磁特性。
图 1.3展示了他们所制作的左手材料实验样品。
这些实验也表明，Veselago的假想材料可以通过人工复合结构阵列来实现，从而更加唤起科学界对这个领域的广泛关注。
针对材料具有负磁导率的研究，开始于Pendry提出的SRR结构。
这种结构除了会激励磁谐振以外，还将产生电谐振，但是SRR产生的电谐振频率总是高于磁谐振频率，因此单是由SRR并不能构造左手材料。
为了除去SRR的电谐振效应，2003年[8]，西班牙Marques提出宽边耦合的SRR结构；随后，2004年[9]，西班牙Falcone等提出了一种互补型开环谐振器（Complementary Split-ring Resonator, CSRR）结构。
与SRR不同的是，CSRR结构可以在外电场作用下能够诱导出很强的电谐振，从而在特定频段构造出负的等效介电常数。
此外，这种结构具有较好的选频特性，因此已被应用到诸多微波器件的设计上。
为了打破传统左手材料必须是由Rod/SRR共同构造的结构，国内浙江大学的电磁超常材料小组提出了由多种微观结构来实现左手材料的负介电常数和负磁导率。
该小组提出了由Ω-形状结构单元[10]和由S-形状结构单元[11]来构造左手材料。
这些结构在与电磁波相互作用时，不仅可以同时产生电谐振和磁谐振，并可以通过尺寸优化，使其在特定的频段同时激励出电谐振和磁谐，从而同时表现出负的等效介电常数和负的磁导率。
此外，他们基于Ω-形状结构单元，应用热压技术实现了世界第一块全固态的左手材料[12]，克服了样品易变形不实用的缺点；基于S-形状结构单元，他们制备出了具有宽通带[13]、多通带的左手材料[14]，并具有较小的损耗。
近年来，左手材料已经在实验上由微波段向高频段发展。
在高频波段实现左手材料的主要困难在于设计能诱导出负磁导率的人工结构单元。
在高频段（THz以上波段），金属内自由电子与入射波产生谐振效应，使得金属表现为色散和有损耗介质，传统的SRR阵列一般不再具有等效的负磁导率。
然而，2004年，Yen等人发现由不具有磁效应的介质进行周期排列的结构可以在太赫兹频段产生负的等效磁导率[15]。
他们现在这种结构在1THz左右较宽的频段内都能诱导出磁谐振效应，从而这项工作为实现太赫兹频段的左手材料奠定了基础。
2005年，英国微电子技术研究所的Grigorenko等人设计了一种轴对称的金制颗粒单元作为谐振单元，当光波照射到某对金制颗粒上时，将诱导出反向的磁谐振，从而产生负的磁导率[16]。
这是世界首块可见光频段的负磁导率材料。
之后，Zhang设计了一种在氧化铝层μ）上下表面均覆盖带阵列过孔的金箔的结构[17]，这种分层结构可以在近红外波段（约2m同时激发出负的介电常数和负的磁导率。
2007年[18]，Dolling等又采用纳米技术在覆盖银箔的氟化镁层状板上蚀刻出周期性的阵列纳米小孔，进一步缩小了谐振单元的尺度，从而在780纳米（可见光的红光）的工作波长上实现了具有负电介常数和负磁导率的左手材料。
这项实验工作从真正意义上实现了可见光波段的左手材料。
关于左手材料的实验研究都会考虑电磁波的方向，即所谓的负介电常数和负磁导率只能在特定的传播方向（一维或二维）上有效，从而忽略了材料样品的各向异性。
随着研究的深入，某些材料需要考虑更多的本构参数，例如各向异性、甚至双各向异性材料，在某个本构张量内，每个元素的正负可能都不一样，这样的物质用“左手”或“右手”等特性来描述已失效。
为了区别于这些材料本构关系不同于天然材料而表现各种“异向”效应，美国麻省理工学院Kong教授建议将这类材料命名为“异向介质”[19]。
