超材料

摘要： 提出了一种由二氧化钒(VO;)和金属Au构成的吸收带宽可调谐的超材料完美吸收器(MPA)。模拟发现,该MPA的吸收波长覆盖了可见光和近红外光。改变VO;温度,MPA的吸收带宽可实现0.378μm的调谐。分析MPA在吸收波长处的磁场分布发现MPA激发了表面等离子激元共振,实现在可见光和近红外光完美吸收。本文提出的MPA可应用于智能设备和热发射器等当中。

摘要： 本文设计了一种由圆环和带电阻方环周期排列构成的宽带吸波超材料,并将其用于贴片天线雷达散射截面(RCS)的缩减.吸波单元由一个带电阻的方环和4个环绕在方环顶角周围的1/4圆弧构成.10×10单元构成的吸波超材料在6.5 GHz~12.5 GHz(相对带宽为63%)频带内的吸波率均在90%以上,吸收峰值可达98%.本文设计的低RCS天线是将此10×10单元的吸波超材料中心的2×2个单元去掉,形成一个矩形窗口,并将贴片天线置于矩形窗内.仿真和测试结果表明:所设计天线在9.3 GHz~10.1 GHz工作频带内的RCS平均缩减8.1 dB,在6 GHz~12 GHz频率范围内平均缩减10.2 dB,RCS的缩减量在7.68 GHz处达到最大值23.54 dB,并且辐射方向性得到明显改善.

摘要： 基于超材料的太赫兹吸收器在开关、调制和检测方面展现出了极大的应用前景,目前已提出了多种方案来有效操纵太赫兹波。但是大多数设计的结构单元吸收性能较差且难以实现吸收响应的动态可调。本文提出了一种基于耦合图案化石墨烯结构的宽带可调太赫兹超材料吸收器,该器件由石墨烯-介质-金属的三明治结构组成。仿真结果表明:所提出设计的吸收效率在90%以上的带宽达到了2.9 THz,并分别在6.78 THz和8.44 THz处达到了完美吸收,相应的吸收率为99.12%和94.31%。通过改变石墨烯的费米能级,能够对宽带吸收光谱的幅值在相同的频率范围内实现主动可调。引入阻抗匹配原理和表面电流分布分别研究了形成宽带吸收光谱的物理机制。该吸收器还具备在宽入射角范围内仍保持良好吸收的性能。因此,本文所提出的吸收器结构设计为后续智能化、集成化和小型化的太赫兹超材料功能器件的研究提供了新的途径。

摘要： 为了解决宽带吸收器结构设计复杂的问题,提出了一种结构简单、偏振不敏感、吸收性能优良的超材料太赫兹宽带吸收器。该吸收器采用对称结构设计,以金属层--介质层--金属层的三层架构为基础。其中,介质层中嵌入了两个不同尺寸的圆形金属片,从而形成多层结构。采用频域有限元法(Frequency Domain Finite Element Method,FEM)分析了该吸收器的宽带吸收率、偏振敏感性和入射角度等特性。仿真结果表明:该吸收器可以实现5.86~7 THz的宽带吸收,吸收带宽为1.14 THz,带宽内的吸收率在95%以上,且对于垂直入射的电磁波偏振并不敏感,在一定入射角度内依然保持宽带吸收。该吸收器结构设计简单且具有优良的性能,在太赫兹成像和电磁隐身等领域中具有重要的应用价值。

摘要： 除草剂不恰当的处理会导致土壤、水和空气的污染,并且会通过环境进入食物链,影响人体健康。莠去津作为常见的除草剂,在世界范围内的水环境中经常被检测到。目前常用的检测方法主要依赖于大型仪器,一般需要复杂的预处理,并且对操作人员的技能要求较高,难以普及。随着光学材料的发展,太赫兹超材料技术如今已扩展到越来越多的领域,常用于识别物质的细微变化。采用太赫兹光谱技术结合超材料检测低质量浓度莠去津溶液(0,1,10,100,1000和2000μg/L),测得的透射谱经过归一化处理以及拟合分析。实验结果表明,利用太赫兹光谱技术结合超材料能够精确检测到1~2124μg/L的莠去津质量浓度变化,有效提高农药检测的灵敏度。

摘要： 基于深度学习的超材料器件设计得到了前所未有的发展,但在基于2维材料的反设计中,传统的人工神经网络难以解决在小采样空间内陷入局部最优值的问题,且随着结构的复杂性增加,需要耗费大量的计算成本。针对这些缺陷提出了一种基于AdaBelief优化算法的残差神经网络,选择基于石墨烯的多层交替薄膜结构的设计来验证该网络的有效性,采用特征矩阵法构造出结构参数所对应的多谐振完美吸收光谱样本。结果表明,该网络模型在较短的训练时间内达到了97%以上的预测精度;通过与其它神经网络预测结果的对比,该网络展现出了预测精度高、收敛速度快等优势。该研究实现了基于石墨烯的完美吸收超材料结构的设计目标。

摘要： 内容导读超材料是指将人造单元结构以特定方式排列而形成的、具有特殊电磁特征的人造结构材料,具有天然材料所不具备的超常物理性质。三维超材料可以用具有同等特性的二维平面结构来代替,也就是超表面。

摘要： 中国上海,2022年2月17日:KEF一向以出色音质闻名,并致力于提供非凡的聆听体验。今年,品牌隆重推出新款Blade和Reference扬声器,为其开创性扬声器系列再添力作。这两大系列新款扬声器皆融入了包括超材料吸音技术(MATTM,Metamaterial Absorption Technology)在内的多项发展成果,充分体现出KEF如何通过创新与设计,在打造精准、高还原度音质的同时,充分考虑声学性能。

摘要： 近零等效介电常数超材料以其近乎等于零的等效介电常数所赋予的电磁特性使其在理论研究和工程应用中均有可观的价值,是电磁超材料领域研究热点之一。本文系统总结了为了解决现有近零介电常数超材料工作频率单一的不足,以等效介质理论的Bergman-Milton谱表述理论为基础,结合超材料典型微观结构等效介电常数谱表述的特点,建立宽频近零介电常数超材料的谱表述理论,并以此为基础设计具有宽频近零介电常数超材料的研究成果。理论上,对超材料的材料特性和微观结构特性抽象化,实现了对具备超晶格构型的宽频近零介电常数超材料的快速建构,解释了宽频近零介电常数的物理原理,并获得了数值模拟的验证。同时,在应用方面,根据宽频近零介电常数超材料的物理特性,突出展示了所设计的宽频近零介电常数超材料在宽频电磁隧穿与聚焦、宽频电磁波定向发射、宽频电磁波波前调制等方面的应用。

摘要： 为了获得一种兼具吸波性能和一定力学承载性能的复合材料,将超材料吸波体与夹芯复合材料相结合。通过仿真设计出满足双频带、宽频带电磁波吸收的超材料吸波体,对其吸波性能进行表征。而后将双频带、宽频带超材料吸波体分别嵌入以玻璃纤维/环氧树脂复合材料为上面板、聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫为芯层、碳纤维/环氧树脂复合材料为下面板的夹芯复合结构中,形成夹芯复合材料。对最终的夹芯复合材料进行吸波性能测试,结果表明:双频带夹芯复合材料在8.65 GHz和10.30 GHz下的电磁吸波率分别达到94.13%和99.99%,宽频带夹芯复合材料在8.25~11.61 GHz的频段范围内的电磁吸波率为90.02%~99.91%。弯曲性能测试结果显示,双频带夹芯复合材料的弯曲强度和模量分别为68.81 MPa和7.72 GPa;宽频带夹芯复合材料的弯曲强度和模量分别为145.76 MPa和9.13 GPa。断面形貌电镜照片显示,夹芯复合材料受到弯曲破坏后有局部小范围层间开裂现象,整体层间结合良好。

摘要： 以各向同性负泊松比超材料为研究对象,初步探索超材料弹性参数线性化的普适方法,为增材制造(3D打印)领域共性技术创新提供驱动力.以泊松比PR和纵横波速度比VR为例,兼顾负泊松比在弹性力学意义上的代表性,PR轴考虑普通坐标和对数坐标两种情况,前者将-1,-0.75,-0.5,-0.25,0作为初选分界点,后者将-1,-0.1,-0.0l,-0.001等作为初选分界点,任意两个分界点之间视作一个分段,结合VR-PR关系曲线图考察各分段的线性程度.在线性化模型最大相对误差不超过1％的目标下,根据各分段的线性程度,确定采用分界点α1=-0.25且唯一;在鲁棒性要求较高,且弹性力学意义上的代表性可以妥协的前提下,将分界点调节为α1=-0.18且唯一时,线性化模型最优,最大相对误差不超过0.5％.对于上述模型,当PR∈[-1,α1]时,VR与lg(-PR)呈线性关系;当PR∈[α1,0]时,VR与PR呈线性关系.采用并矢格林函数法求取弹性波波动方程的解,将唯一分界点α1=-0.25时处于最大相对误差0.8210％的PR=-0.116代入线性化模型,进而应用于波动方程,以求取相对波源点各方位的波形.对各分波的贡献进行讨论,得到波形到时与理论值相差约0.7％.

摘要： 将3D超材料吸波结构和磁性吸波材料相结合使用,对宽频带微波超材料吸收结构进行了设计优化和电磁场仿真研究.利用磁性材料本身的电磁波吸收性能和周期性超材料吸波单元的频率可设计性,并充分考虑了3D渐变单元的电磁场匹配和多次反射吸收的情况,设计了由圆台形单元组成的周期性吸波结构:每个圆台由20层尺寸渐变的金属谐振单元和以羰基铁粉为吸波填充材料的磁性复合层相间堆叠而成.采用电磁仿真软件CSTMicrowave Studio进行了结构设计以及吸波效果和电磁场分析,结果表明:此结构在4.5G～18GHz频率范围内电磁波吸收效果较好,正入射的吸收率大于90％.仿真和分析结果也表明,吸波材料和超材料相结合,在厚度不超过5mm的情况下,所能够实现的吸波频率的下限约为4GHz.

摘要： 超材料是一种人工的微结构材料.超材料的性质与材料本身的化学组分无关,仅由组成其的微结构决定.超材料在光学领域被首次提出之后,后来被扩展到很多领域,如:声波、弹性波、热场等.这次论坛主要讲在电磁波,特别是光波领域的超材料及其性质.

摘要： 超材料从设计材料学的角度极大地破除了“自然物质特性”对人类创造活动的束缚,3D打印技术从直接制造学的角度解除了“传统制造手段”对人类创造活动的约束,两者的交叉融合应用正彰显出前所未有的创新价值.介绍了超材料的研究及应用现状,详细阐述了机械响应式纹理重构超材料、结构运动一体化超材料、热力学超材料、电磁学超材料、负泊松比超材料、比强度超材料等典型超材料的设计原理和3D打印制造实现案例,最后对超材料和3D打印融合的关键技术进行了讨论和展望.

摘要： 超材料使用人工制成的微结构单元实现了自然界中较少见的物质本征参数,这种结构的负折射率等特性改变了人们对传统微波应用的认识,是最近十年内的研究热点.本文初步研究了不同类型的超材料在微波加热应用中的特性.仿真结果表明,超材料结构可以用来控制微波加热箱体的特性,提高被加热物体的温度均匀性,降低微波源功率反射.

摘要： 匿踪技术已开发至利用形状及奈米涂料之散射使被侦测物体之侦测反射结果降至最低,因此当被侦测物体之表面可指定反射与折射之方向时,将可完全改变被侦测物体之外表形貌.本研究之最终目的即开发与制造一可决定折射方向之超材料.首先,本团队将先行找出超材料尺度与折射率之关系并制作测试以验证之.本团队以精密雷射加工先行制造三种不同尺寸之超材料谐振环阵列图案之加工遮单,其次于玻璃基材上利用此一遮罩溅镀出超材料谐振环阵列.继而,以向量纲路分析仪量测此三种不同尺寸之超材料阵列之透射系数与反射系数以获得谐振环尺寸与折射率之关系.本团队未来将以此实验结果为基础建立模拟模型,建立一系列指定折射率与尺寸之关系,并藉由透射系数与反射系数获得尺寸与折射率之关系.期望此一阶段研究能建立此谐振环设计上所需之关系式,以协助未来整体匿踪设计所需之各种资讯与参数关系.

摘要： 本文设计了一种THz频段超材料结构,建立超材料阵列.基于超材料对电磁波的特殊效应,利用HFSS电磁仿真软件,探究不同尺寸的此种超材料对100GHz喇叭天线辐射性能的影响并进行比较分析.结果显示,使用超材料改变了喇叭天线原有的辐射特性,不同尺寸的此种超材料对天线性能影响具有一定差异.

摘要： 本文提出一种提高大张角喇叭天线口面效率的超材料技术.所使用的超材料单元由经典的开口谐振环结构组成.将这种超材料填充到喇叭内部,可以修饰其中电磁波的传播特性,补偿喇叭辐射口面的相位差,在较短喇叭长度内获得较高的口面效率.本文设计的超材料喇叭天线,其增益相比空喇叭提高了-2dB,口面效率达到70％.

摘要： 本文通过超材料结构设计了一种宽频带、宽角度入射、极化不敏感的超材料吸波体(perfect stereometamaterialabsorber,PSMA).该吸波体由三层介质板和金属开口椭圆环组成,能够在6.4GHz～16.4GHz的频带范围内对电磁波实现90％以上的吸收.从电磁干涉理论出发,理论上分析了该吸波体的工作机制.仿真验证该吸波体具有极化不敏感和宽入射角的特征.研究为宽带完美吸波体的设计提供了一种有效的方法.

摘要： 飞行器隐身技术是提高飞机平台武器系统生存、突防和提升纵深打击能力的有效手段,而雷达隐身材料结构新技术是未来飞行器隐身的主要技术支撑.本文介绍了雷达隐身材料结构新技术,主要涉及频率选择表面技术、超材料技术、超表面技术等现代隐身技术,部分隐身新技术已成功应用于国内外先进飞机隐身设计中.展望未来,雷达隐身材料结构隐身技术具有“薄、宽、轻、强”等技术特点,智能材料技术和多频谱隐身材料是未来雷达隐身材料结构隐身技术的发展方向.

摘要： 提供了一种超材料的基于卷绕的人造原子、包括该人造原子的超材料、以及包括该超材料的装置。根据本发明的用于超材料的基于卷绕的人造原子包括：第一卷绕单元，用于卷绕第一空间；以及第二卷绕单元，用于卷绕第二空间，并连接到第一卷绕单元。

摘要： 本发明公开了一种超材料天线、超材料天线的基板及超材料天线的制作方法。其中，所述方法包括：将高分子聚合物进行发泡形成发泡材料；将所述发泡材料加工成超材料天线的基板；在所述基板的表面覆一层铜膜，并将所述铜膜通过蚀刻的方法蚀刻成人造微结构，所述人造微结构周期的排布在所述基板上，进而得到超材料天线。由于发泡形成的基板重量较轻，因此能够减小超材料天线的重量，更方便天线的运输、安装和使用。

摘要： 本发明提供了超材料功能片、超材料、超材料天线面板和超材料平板天线。超材料功能片用于可更换地贴覆于介质基板的表面，超材料功能片包括片状载体层，片状载体层的至少一个表面上设置有导电几何结构层。应用本发明的技术方案，由在片状载体层的表面上设置导电几何结构层形成的超材料功能片，在贴覆在介质基板上具有超材料的性能，在易损坏的导电几何结构层失效后，可将原功能片取下，更换超材料功能片即可，无需更换基板等其它部件，有利于减少浪费，更换操作简单易行。

摘要： 本申请公开了一种超材料单元、超材料单元的控制装置及方法、超材料。其中，所述超材料单元包括：超材料单元、超材料单元的控制装置及方法、超材料。其中，所述超材料单元包括：从上至下依次层叠设置的第一介质层、反射层以及第二介质层；其中，所述第一介质层中设置有螺旋状的空腔；所述螺旋状的空腔的每层螺旋均处于同一平面；所述第二介质层中设置有用于存储液态金属的储液装置；所述空腔和储液装置通过连通结构连接；所述液态金属通过所述连通结构在所述储液装置与所述空腔之间流动；通过调控所述液态金属在所述空腔中的填充量能够改变所述超材料单元的结构特性。

摘要： 本发明提供了超材料、超材料天线面板和超材料平板天线。超材料包括：介质层；导电几何结构层，形成在介质层的表面上，导电几何结构层包括多个导电几何结构，多个导电几何结构呈多行多列排布，导电几何结构为具有中空的六边形框体，相邻的两行的导电几何结构交错设置。应用本发明的技术方案，将相邻两行的为中空六边形框体的导电几何结构交错布置，隔行的导电几何结构对齐设置，充分利用了相邻两个导电几何结构之间的空间，提高了介质层表面的导电几何结构的密集程度使得具有上述超材料的超材料天线面板，能够有效地提升超材料平板天线整体的方向性和增益。

摘要： 提供了一种超材料的基于卷绕的人造原子、包括该人造原子的超材料、以及包括该超材料的装置。根据本发明的用于超材料的基于卷绕的人造原子包括：第一卷绕单元，用于卷绕第一空间；以及第二卷绕单元，用于卷绕第二空间，并连接到第一卷绕单元。

摘要： 本发明公开了一种超材料天线、超材料天线的基板及超材料天线的制作方法。其中，所述方法包括：将高分子聚合物进行发泡形成发泡材料；将所述发泡材料加工成超材料天线的基板；在所述基板的表面覆一层铜膜，并将所述铜膜通过蚀刻的方法蚀刻成人造微结构，所述人造微结构周期的排布在所述基板上，进而得到超材料天线。由于发泡形成的基板重量较轻，因此能够减小超材料天线的重量，更方便天线的运输、安装和使用。

摘要： 本实用新型提供了超材料功能片、超材料、超材料天线面板和超材料平板天线。超材料功能片用于可更换地贴覆于介质基板的表面，超材料功能片包括片状载体层，片状载体层的至少一个表面上设置有导电几何结构层。应用本实用新型的技术方案，由在片状载体层的表面上设置导电几何结构层形成的超材料功能片，在贴覆在介质基板上具有超材料的性能，在易损坏的导电几何结构层失效后，可将原功能片取下，更换超材料功能片即可，无需更换基板等其它部件，有利于减少浪费，更换操作简单易行。

摘要： 本申请公开了一种超材料单元、超材料单元阵列及超材料结构。其中，所述超材料单元包括：表面层；所述表面层包括：第一开关、第二开关、连接所述第一开关一端和所述第二开关一端的第一连接线以及连接所述第一开关另一端和所述第二开关另一端的第二连接线；通过所述第一连接线和所述第二连接线施加电压以控制所述第一开关、第二开关的通断状态，从而改变所述超材料单元的电磁性能。

摘要： 本实用新型提供了超材料、超材料天线面板和超材料平板天线。超材料包括：介质层；导电几何结构层，形成在介质层的表面上，导电几何结构层包括多个导电几何结构，多个导电几何结构呈多行多列排布，导电几何结构为具有中空的六边形框体，相邻的两行的导电几何结构交错设置。应用本实用新型的技术方案，将相邻两行的为中空六边形框体的导电几何结构交错布置，隔行的导电几何结构对齐设置，充分利用了相邻两个导电几何结构之间的空间，提高了介质层表面的导电几何结构的密集程度使得具有上述超材料的超材料天线面板，能够有效地提升超材料平板天线整体的方向性和增益。