碳化鉭粉測試-廣東檢測中心

“電磁黑洞”是一種能夠全向捕捉電磁波的電磁超材料，能引導電磁波在殼層內(nèi)螺旋式地行進，直至被有耗內(nèi)核完全吸收，使基于引力場的黑洞很難在實驗室里模擬和驗證的難題迎刃而解。這一現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，不僅將為太陽能利用技術(shù)增加新的途徑，產(chǎn)生全新的光熱太陽能電池，還能應(yīng)用于紅外熱成像技術(shù)，大幅度提高紅外信號探測能力，因而在飛機、導彈、艦船、衛(wèi)星等方面獲得廣泛的應(yīng)用。

慢波結(jié)構(gòu)是一種能使電磁波減速甚至停止的電磁超材料，不僅可應(yīng)用于太陽能發(fā)電、高分辨紅外熱成像技術(shù)，還可應(yīng)用于光緩存和深亞波長光波導，極大增強非線性效應(yīng)，促進光電技術(shù)的發(fā)展。

超材料透鏡是一種可實現(xiàn)高定向性輻射的電磁超材料，可用于制造先進的透鏡天線、新型龍伯透鏡、小型化相控陣天線、超分辨率成像系統(tǒng)等。

此外，如將超材料設(shè)計思想應(yīng)用于常規(guī)材料，可在顯著提高材料綜合性能的同時，大幅度減少稀缺元素用量，為提升傳統(tǒng)材料產(chǎn)業(yè)提供了新的技術(shù)途徑。例如，常規(guī)軟磁與硬磁材料按特定的空間排布方式復合、普通碳鋼與高硬度陶瓷或其他高硬度材料按特定的空間排布方式復合，可在不使用釹、鉻、鎳等稀缺金屬的情況下，使磁性材料的磁能級成倍提高，而耐磨鋼的耐磨性與強韌性矛盾得到很好解決。

我國超材料技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

我國政府對超材料技術(shù)予以了高度關(guān)注，分別在863計劃、973計劃、自然科學基金等科技計劃中予以立項支持。在電磁黑洞、超材料隱身技術(shù)介質(zhì)基超材料，以及聲波負折射等基礎(chǔ)研究方面，已取得原創(chuàng)性成果。

浙江大學在光波和超低頻超材料領(lǐng)域取得了一系列有影響的成果，發(fā)展出了基于慢波來設(shè)計超薄、寬吸收角度的吸波材料，提出了超材料在成像、隱身、磁共振成像和靜磁場增強方面的應(yīng)用。

東南大學研究了均勻和非均勻超材料對電磁波的調(diào)控作用，提出了電磁黑洞和新型超材料隱身器件，發(fā)展出了雷達幻覺器件、遠場超分辨率成像透鏡、新型天線罩、極化轉(zhuǎn)換器等新型超材料器件。

大學研究介質(zhì)基和本征型超材料，提出了通過超材料與自然材料融合構(gòu)造新型功能材料思想，發(fā)展出了基于鐵磁共振、極性晶格共振、稀土離子電磁偶極躍遷以及Mie諧振的超常電磁介質(zhì)超材料。

深圳光啟研究院則在國際上率先推進了超材料產(chǎn)業(yè)化，研發(fā)出超材料平板式衛(wèi)星天線，在22個省市進行了測試，并在北京、天津等地得到了實際應(yīng)用。

超材料的未來發(fā)展方向

超材料將有可能成為一種前途不可限量的新型材料，但是目前距離真正大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化還有一定距離，有許多的難題有待克服，這也將成為未來超材料研究的主流方向，并可能出現(xiàn)因技術(shù)的進一步突破取得更多成果的領(lǐng)域。筆者認為，超材料的研發(fā)要注重以下一些方向：

① 對超材料的工作頻段和方向控制的研究。從工作頻段來說，超材料的頻段還只能達到紅外層次，同時大多數(shù)負折射率材料僅能在某些角度上實現(xiàn)負折射現(xiàn)象。對于實現(xiàn)更好隱身功能需要來說，其工作波段少應(yīng)覆蓋整個可見光波段，同時也需要實現(xiàn)具有各向同性的特性，即從更寬的光波波段和不同方向上實現(xiàn)對光的控制。這將是未來超材料發(fā)展的重要課題。

② 超材料的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。超材料技術(shù)目前還處于實驗室到產(chǎn)品中試階段，如果要進行更大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化，還需要研究大規(guī)模制造大體積超材料的方法。目前實驗室僅掌握在平面上的超材料的制造工藝，具有三維空間的立體超材料還未實現(xiàn)。同時表面工藝也僅僅局限在很小的面積上，這距大規(guī)模地使用還有很長的距離。如何實現(xiàn)大規(guī)模地制造超材料是實現(xiàn)超材料廣泛使用的重要前提。

③ 新型超材料及其功能的設(shè)計、性能優(yōu)化及相關(guān)模擬仿真方法。

④ 不同超材料之間相互作用的研究。這一方向的研究主要包括對超材料進場波與超材料自由空間電磁波的耦合研究，以及對超材料內(nèi)部的傳播性質(zhì)的研究。而對其規(guī)律性的研究又不斷提出新的理論、技術(shù)、方法的需求，從而推動與此相關(guān)的新理論概念、分析方法和實驗測量技術(shù)的發(fā)展。

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