鋁合金門窗化驗中心-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(dǎo)電磁波在殼層內(nèi)螺旋式地行進(jìn)，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(dǎo)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(dǎo)，極大增強非線性效應(yīng)，促進(jìn)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(jìn)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(fù)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(fù)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(xué)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(fù)折射等基礎(chǔ)研究方面，已取得原創(chuàng)性成果。

浙江大學(xué)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(xué)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(dá)幻覺器件、遠(yuǎn)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(xué)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(jìn)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(jìn)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(jìn)一步突破取得更多成果的領(lǐng)域。筆者認(rèn)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(dá)到紅外層次，同時大多數(shù)負(fù)折射率材料僅能在某些角度上實現(xiàn)負(fù)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(jìn)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(jìn)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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