新型人工电磁材料

超材料的研究前沿及其应用超材料是指由人工制造的具有特殊结构和性质的材料。

超材料的研究领域非常广泛，涉及到电磁、声波、光学等多个方面，并且已经取得了一些重要的研究成果和应用。

一、电磁超材料电磁超材料是指在电磁频率范围内，具有人工制造的复合结构和性质的材料。

它的研究涉及到电磁波的传播、吸收、反射、折射等基本问题，具有很好的理论和应用前景。

经过多年的研究，电磁超材料已经开始进入实用化阶段。

例如，电磁隐身材料、电磁透镜、天线超材料、光谱分析器等已经被广泛应用于通信、军事、医疗等领域。

二、声波超材料声波超材料是指在声波频率范围内，具有人工制造的复合结构和性质的材料。

它的研究涉及到声波的传播、吸收、反射、折射等基本问题，具有很好的理论和应用前景。

经过多年的研究，声波超材料已经开始进入实用化阶段。

例如，超声波吸声材料、声子晶体、声波透镜、声波操纵器等已经被广泛应用于汽车、航空、医疗等领域。

三、光学超材料光学超材料是指在光学频率范围内，具有人工制造的复合结构和性质的材料。

它的研究涉及到光波的传播、吸收、反射、折射等基本问题，具有很好的理论和应用前景。

经过多年的研究，光学超材料已经开始进入实用化阶段。

例如，超材料光学透镜、超材料靶材、超材料滤波器、光波导等已经被广泛应用于光通信、光储存、光计算等领域。

四、超材料的未来发展超材料的研究在过去几十年取得了不少重要的进展和突破，但是在应用上还存在一些挑战和问题，例如生产成本、实际效果等方面。

未来的发展需要综合考虑材料、制造、测试等方面的技术进步，通过科学的研究方法，探索更加完善的理论模型和仿真工具，以及更加高效的实验方法和测试手段，实现超材料的更大突破和应用。

总之，超材料是一门高新技术领域，具有广泛的理论和应用前景。

未来的研究和发展需要在理论和实践上进行多方面的探索和创新，为人类的科技发展做出更大的贡献。

电磁超表面综述
电磁超表面（Electromagnetic Metasurfaces）是一种人工设计的具有特殊电磁性质的材料，通过微观结构的精确控制，实现对电磁波的精确调控和调制。

以下是关于电磁超表面的综述：
1．基本原理：电磁超表面通常由二维阵列结构组成，每个单元结构具有特定的电磁响应。

通过调控这些单元的几何形状、尺寸和排列方式，可以实现对入射电磁波的相位、振幅和偏振等参数的精确调控。

2．设计方法：电磁超表面的设计通常采用计算机辅助设计（CAD）和数值模拟方法，通过优化单元结构的参数来实现特定的电磁功能，如聚焦、反射、吸收等。

3．工作原理：电磁超表面的工作原理主要包括控制入射电磁波的相位、振幅和偏振等参数，从而实现对电磁波的调控和调制。

常见的电磁超表面结构包括等效介质层、等效电路模型等。

4．应用领域：电磁超表面具有广泛的应用前景，包括天线、成像、传感、隐身技术、光学器件等领域。

例如，通过设计特定结构的电磁超表面，可以实现对微波和光波的聚焦、偏转、吸收等功能，为雷达成像、通信系统和光学器件等提供新的解决方案。

吸波超材料研究进展一、本文概述随着现代科技的不断进步，电磁波在通信、雷达、军事等领域的应用日益广泛，然而，电磁波的散射和干扰问题也随之凸显出来。

为了有效地解决这一问题，吸波超材料应运而生。

吸波超材料作为一种具有特殊电磁性能的人工复合材料，能够实现对电磁波的高效吸收，因此在隐身技术、电磁兼容、电磁防护等领域具有广阔的应用前景。

本文旨在综述吸波超材料的研究进展，包括其基本原理、设计方法、制备工艺以及应用现状等方面。

将介绍吸波超材料的基本概念和电磁特性，阐述其吸波原理及影响因素。

然后，将综述近年来吸波超材料在结构设计、材料选择以及性能优化等方面的研究成果。

接着，将讨论吸波超材料的制备方法，包括传统的物理法和化学法以及新兴的3D打印技术等。

将展望吸波超材料在未来的发展趋势和应用前景。

通过本文的综述，读者可以对吸波超材料的研究现状有全面的了解，并为进一步的研究和开发提供有益的参考。

二、吸波超材料的基本原理吸波超材料，作为一种人工设计的复合材料，其基本原理主要基于电磁波的干涉、散射、吸收和转换等物理过程。

吸波超材料通过特定的结构设计，能够有效地调控电磁波的传播行为，从而实现高效的电磁波吸收。

吸波超材料的设计往往采用亚波长结构，这种结构可以在微观尺度上调控电磁波的传播路径，使得电磁波在材料内部发生多次反射和干涉，从而增加电磁波与材料的相互作用时间，提高电磁波的吸收效率。

吸波超材料通常具有负的介电常数和负的磁导率，这使得电磁波在材料内部传播时，会经历与常规材料不同的物理过程。

当电磁波进入吸波超材料时，由于介电常数和磁导率的负值特性，电磁波的传播方向会受到调控，从而实现电磁波的高效吸收。

吸波超材料还可以通过引入损耗机制，如电阻损耗、介电损耗和磁损耗等，将电磁波的能量转化为其他形式的能量，如热能，从而实现电磁波的衰减和吸收。

这种损耗机制的设计对于提高吸波超材料的吸收性能至关重要。

吸波超材料的基本原理是通过调控电磁波的传播路径、改变电磁波的传播方向以及引入损耗机制，实现电磁波的高效吸收。

cst 超表面单元反射相位
超表面单元反射相位是指超表面（metasurface）单元在反射电
磁波时所引入的相位变化。

超表面是一种人工制造的具有特殊电磁
特性的材料，可以通过精确设计的微观结构来控制入射电磁波的相位、振幅和极化状态。

超表面单元通常由微型天线、导体或介质构成，其几何形状和排列方式决定了其对入射电磁波的反射特性。

超表面单元的反射相位可以通过调节其几何参数、材料特性或
外加激励来实现。

一般来说，超表面单元的反射相位可以通过电磁
理论计算或数值模拟进行预测和优化。

通过合理设计超表面单元的
反射相位，可以实现对电磁波的精确控制，包括波束成形、散射抑制、成像增强等应用。

在实际应用中，超表面单元的反射相位可以用于构建超级透镜、相控阵天线、隐身技术等领域。

通过精确控制超表面单元的反射相位，可以实现对电磁波的高度定制化处理，为无线通信、雷达探测、光学成像等领域带来全新的技术突破和应用前景。

总之，超表面单元反射相位是超表面技术中的重要参数，其精
确控制和优化对于实现多种电磁波控制应用具有重要意义。

希望这个回答能够满足你的要求。

手性超材料的设计、电磁特性及应用徐新龙;黄媛媛;姚泽瀚;王倩;宇磊磊【摘要】综述了手性超材料最新研究进展.首先根据超材料的维度以及内在手性和外在手性对手性材料进行了系统的分类.在此基础之上,分析了几种典型的具有手性的超材料结构,并对其电磁性质进行了研究.最后对手性超材料的应用进行了分析,例如利用手性实现负折射率,利用手性超材料来增强生物传感以及基于手性的偏振器件.手性超材料的研究将会促进光电、纳米、生物等学科的发展,并具有广泛的应用前景.【期刊名称】《西北大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(046)001【总页数】12页(P1-12)【关键词】手性;超材料;旋光性;负折射率;传感;太赫兹【作者】徐新龙;黄媛媛;姚泽瀚;王倩;宇磊磊【作者单位】西北大学光子学与光子技术研究所/光电技术与功能材料国家重点实验室培养基地,陕西西安710069;西北大学光子学与光子技术研究所/光电技术与功能材料国家重点实验室培养基地,陕西西安710069;西北大学光子学与光子技术研究所/光电技术与功能材料国家重点实验室培养基地,陕西西安710069;西北大学光子学与光子技术研究所/光电技术与功能材料国家重点实验室培养基地,陕西西安710069;西北大学光子学与光子技术研究所/光电技术与功能材料国家重点实验室培养基地,陕西西安710069【正文语种】中文【中图分类】O441.6·特约稿件·电磁超材料(metamaterial)是一种由亚波长单元构成的人工复合电磁材料。

超材料的物理特性除了依赖于组成超材料的物质的自然特性外,还依赖于组成超材料的结构单元的几何形状和尺寸等。

因此，其电磁性质可以通过人工设计进行调谐,并通过微纳加工技术得以实现[1]。

1999年英国帝国理工大学的Pendry教授提出由非磁性金属材料构成的亚波长尺度双开口环谐振器(double split-ring resonator, DSRR),用于实现人工磁响应[2]。

《基于电磁超材料的微带天线与MIMO天线性能改善研究》篇一一、引言随着无线通信技术的飞速发展，天线作为无线通信系统中的关键部件，其性能的优劣直接影响到整个系统的性能。

微带天线因其体积小、重量轻、低剖面、易于集成等优点，在无线通信领域得到了广泛应用。

然而，其带宽窄、效率低等问题也制约了其进一步的应用。

近年来，电磁超材料技术的发展为解决这些问题提供了新的思路。

本文将基于电磁超材料的微带天线与MIMO （多输入多输出）天线的性能改善进行研究。

二、电磁超材料的基本原理与应用电磁超材料是一种具有特殊电磁性能的人工复合材料，其基本原理是通过在微观尺度上对电磁波的传播进行控制，从而实现对电磁波的特殊效应。

在微带天线中应用电磁超材料，可以有效改善天线的带宽、增益、辐射效率等性能。

三、基于电磁超材料的微带天线性能改善研究针对微带天线带宽窄、效率低等问题，本文提出了一种基于电磁超材料的微带天线优化方案。

该方案通过在微带天线的基板中嵌入电磁超材料，利用其特殊的电磁性能，有效扩大了天线的带宽，提高了天线的辐射效率。

同时，该方案还通过优化天线的结构，进一步提高了天线的增益和抗干扰能力。

四、MIMO天线性能改善的电磁超材料应用研究MIMO技术通过在发送端和接收端使用多个天线，可以有效提高无线通信系统的性能。

然而，MIMO天线系统中的天线间距、互耦等问题会影响其性能。

本文将电磁超材料应用于MIMO天线系统中，通过优化天线的布局和结构，有效降低了天线间的互耦，提高了MIMO系统的性能。

同时，该方案还通过利用电磁超材料的特殊性质，实现了对MIMO系统中不同天线间信号的独立控制，进一步提高了系统的性能。

五、实验与结果分析为了验证上述方案的可行性，本文进行了实验验证。

实验结果表明，基于电磁超材料的微带天线优化方案可以有效扩大天线的带宽，提高天线的辐射效率，同时提高天线的增益和抗干扰能力。

在MIMO天线系统中应用电磁超材料后，系统性能得到了显著提高，天线间的互耦得到了有效降低，信号的独立控制能力得到了增强。

有趣的物理现象和原理电磁黑洞顾名思义，所有的光在遇到这个器件的时候，都有去无回。

电磁黑洞实际上是用电磁材料来控制电磁波的路径，来模拟光掉进黑洞时的路径变化。

从这个角度来说还是挺有意思的。

电磁黑洞是东南大学崔铁军教授研究小组在普渡大学科学家提出的“光学黑洞”理论方案的基础上用新型人工电磁材料构造的模拟了微波频段的实验装置。

该装置在微波频段，模拟黑洞对电磁波的吸收率可达到99%以上。

这一新研究构建了吸收电磁波的全新方法，同时又可以控制电磁波的吸收辐射。

由于对电磁波的高效吸收性，电磁黑洞可望在电磁隐身等方面获得重要应用。

理论提出：2009年初，美国普渡大学的伊维根-纳瑞马诺维(Evgenii Narimanov)和亚历山大-基尔迪谢维(Alexander Kildishev)在媒体杂志上发表一项研究，提出如何建造可以吸收光线的桌面黑洞的理论。

这种人造黑洞可模拟宇宙黑洞，其强烈的重力可弯曲周围的时空，导致周围任何物质或辐射遵循扭曲的时空，并螺旋向内被吸收。

纳瑞马诺维和基尔迪谢维认为，这种人造黑洞可使光线向该设备中心弯曲吸收。

他们设计的人造黑洞是由包含着同轴环壳的中心柱构成的圆柱结构。

能使光线弯曲向内的关键因素在于同轴环壳的介电常数，它可以影响电磁波的电成分，增大从外部至内部表面的光滑程度，这类似于接近黑洞的时空的弯曲度。

当同轴环壳与中心柱相接触，同轴环的介电常数必须匹配中心柱，因此光线可以被吸收，而不是被反射。

理论应用：中国南京市东南大学的科学家崔铁军和程强将纳瑞马诺维和基尔迪谢维的理论应用为实践，建造了一个微波频率的“人造黑洞”。

该设备由谐振和非谐振型的新型人工电磁材料构造成60个同轴环，据悉，超级材料曾被用于制造隐身斗篷。

每个同轴环是以不同结构的电路板形式形成，同轴环之间彼此相连接，因此其介电常数非常平滑。

外部的40个同轴环构成外壳，内部的20个同轴环构成吸收体。

基于新型人工电磁材料的电磁黑洞崔铁军小组所构建的这个人造电磁黑洞通过应用电磁波在非均匀介质中的传播轨迹来类比物质在引力场下弯曲空间中的运动轨迹，并以此模拟黑洞的部分特性。

超材料科学的基本概念和制备方法超材料是一种新型材料，它通过设计并组装人造结构实现所需的物理特性。

它具有许多优异特性，比如电磁波吸收、隐身、超分辨率成像等等。

超材料科学的出现为我们提供了一种具有重要应用意义的工具。

然而，什么是超材料？它的制备方法又是什么呢？本文将为大家介绍超材料科学的基本概念和制备方法。

一、超材料的基本概念超材料是一种人工设计的、具有特殊电磁性质的介质材料。

它的特殊性质来自于其微观结构，一般由一系列亚波长结构组成。

这些亚波长结构可以控制电磁波的传播，达到特别的功能。

超材料可以用于电磁波吸收、隐形材料、超分辨率成像、光电探测和宽带吸声等方面。

目前超材料的材料系统有金属、介质和半导体。

其中以金属为基础材料的超材料研究较为成熟。

二、超材料制备方法制备超材料的方法有多种，常见的制备方法包括厚膜电镀法、光刻/电子束曝光法、微球立体组装法、侵蚀法等。

1. 厚膜电镀法厚膜电镀法制备超材料的过程是在导体表面上，电镀出一层厚达几毫米的金属。

这一层金属被称作铜基底层。

通过对铜基底层的切割和银层的电镀，可以制备出一系列紧密排列的立方体状金属微结构。

2. 光刻/电子束曝光法光刻/电子束曝光法是通过光刻和电子束曝光技术制造超材料的方法。

这种方法需要一个金属基底，以及在金属基底上铸造的绝缘层。

对这一层绝缘层进行光刻或电子束曝光，并进行线形转移和化学腐蚀，最终得到所需的立方体状金属微结构。

3. 微球立体组装法微球立体组装法是通过一系列的微球组成，熔结在一起构建超材料的方法。

它的制备过程是先制备一个硅基底，然后在硅基底表面上喷洒一层聚丙烯小球。

在这些小球的表面涂上一层银薄膜，并利用硝酸的腐蚀作用，将聚丙烯球全面溶解，得到一个由银层组成的硅基底。

这种方法不会破坏银层，使所制备的微结构非常完整。

其中每个微结构的大小、形状可以通过微球粒径的控制来实现。

4. 侵蚀法侵蚀法是一种在大面积上制备超材料的方法。

其制备过程是先铸造出一个硅基底，然后在基底表面涂上一层光敏胶。

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。