能吸收光线的超材料

发布日期： 2014-10-18点击次数：发布者：admin
能吸收光线的超材料
（纪松   中国兵器科学研究院宁波分院）
1、 概念内涵
超材料就是人工设计的材料，其性质来源于人工结构而非成分，通过在关键物理尺度上的结构有序设计与制备，可表现出超常规性能。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，可应用于隐身技术和激光技术。
 
超材料
2、特性
超材料通常是具有新奇人工结构的复合材料； 
超材料具有超常的物理性质（往往是自然界的材料中所不具备的）；
超材料性质往往不主要决定于构成材料的本征性质，而决定于其中的人工结构。 
3、应用前景
   （1）隐身衣技术
 
美国波士顿学院和杜克大学的科学家研究小组研制出一种高效超材料(metamaterial)，能够吸收所有到达其表面的光线，达到光线完全吸收的科学标准。这项研究报告发表在2008年6月出版的《物理评论快报》上。  
 美国雷神公司与大学合作开发的“透波率可控人工复合蒙皮材料”。这种材料采用嵌入了可变电容的金属微结构频率选择表面（FSS），通过控制加载在可变电容上的偏置电压，可以改变频率选择表面的电磁参数，从而实现材料透波特性的人工控制，可应用于各种先进雷达系统和下一代隐身战机的智能隐身蒙皮。
 
（2）天线
雷神公司与大学合作开发的超材料双频段小型化GPS天线。通过精确的人工微结构设计，提升天线单元间的隔离度，减少天线原件之间的电磁耦合，从而使天线的带宽得到大幅拓展。可应用于对天线尺寸要求苛刻的飞机平台与个人便携式战术导航终端。
 
（3） 碳化硅基光学超材料微透镜
碳化硅基光学超材料微透镜，通过改进微纳加工技术，可以在碳化硅晶片上精确地雕刻出所需的超材料孔径（微结构），使光学超材料器件的重量和精度大幅提升，实现在100微米大的透镜上得到100微米焦距的良好聚焦效果。 
 
光子晶体、左手材料、隐身衣等超材料研究成果被美国《科学》杂志先后于2000年、2003年、2006年选为年度10项重大进展之一。《MaterialsToday》杂志在2008年将超材料评为材料科学50年中的10项重要突破之一。2010年，《科学》杂志又将超材料列入本世纪前十年的10项重要科学进展之一。
　　目前，美国国防部专门启动了关于超材料的研究计划，美国最大的6家半导体公司英特尔、AMD和IBM等也成立了联合基金资助这方面的研究。欧盟组织了50多位相关领域最顶尖的科学家聚焦这一领域的研究，并给予高额的经费支持。日本在经济低迷之际出台了一项研究计划，支持了至少有两个关于超材料技术的研究项目，每个项目约为30亿日元。
 

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