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螺旋式地行進，直至被有耗內核完全吸收，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。這一現象的發現，不僅將為太陽能利用技術增加新的途徑，產生全新的光熱太陽能電池，還能應用于紅外熱成像技術，大幅度提高紅外信號探測能力，因而在飛機、導彈、艦船、衛星等方面獲得廣泛的應用。

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

超材料透鏡是一種可實現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、超分辨率成像系統等。

此外，如將超材料設計思想應用于常規材料，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，為提升傳統材料產業提供了新的技術途徑。例如，常規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。

我國超材料技術發展現狀

我國政府對超材料技術予以了高度關注，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、超材料隱身技術介質基超材料，以及聲波負折射等基礎研究方面，已取得原創性成果。

浙江大學在光波和超低頻超材料領域取得了一系列有影響的成果，發展出了基于慢波來設計超薄、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用。

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

大學研究介質基和本征型超材料，提出了通過超材料與自然材料融合構造新型功能材料思想，發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超材料。

深圳光啟研究院則在國際上率先推進了超材料產業化，研發出超材料平板式衛星天線，在22個省市進行了測試，并在北京、天津等地得到了實際應用。

超材料的未來發展方向

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模的產業化還有一定距離，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，并可能出現因技術的進一步突破取得更多成果的領域。筆者認為，超材料的研發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，同時大多數負折射率材料僅能在某些角度上實現負折射現象。對于實現更好隱身功能需要來說，其工作波段少應覆蓋整個可見光波段，同時也需要實現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對光的控制。這將是未來超材料發展的重要課題。

② 超材料的產業化發展。超材料技術目前還處于實驗室到產品中試階段，如果要進行更大規模的產業化，還需要研究大規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。同時表面工藝也僅僅局限在很小的面積上，這距大規模地使用還有很長的距離。如何實現大規模地制造超材料是實現超材料廣泛使用的重要前提。

③ 新型超材料及其功能的設計、性能優化及相關模擬仿真方法。

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，以及對超材料內部的傳播性質的研究。而對其規律性的研究又不斷提出新的理論、技術、方法的需求，從而推動與此相關的新理論概念、分析方法和實驗測量技術的發展。

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