電磁超材料—一種全新的吸波材料
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電磁超材料(Electromagnetic Metamaterial)是一類介電常數和磁導率可人為控制、各參量可正可負的新型人工復合電磁材料。電磁超材料具有許多與通常的電磁材料完全不同的奇特性質。首先，電磁波在其中傳播時，電場和磁場與電磁波波矢量的方向三者滿足左手法則，與通常電磁介質中三者之間滿足右手法則完全不同。由此，電磁波能流方向與電磁波傳播方向反向平行，電磁波的群速度方向與相速度方向相反，從而具有反向波的特性，并會產生反向的多普勒效應。其次，電磁超材料可具有負的折射率，形成負折射特性，這是與我們熟知的折射完全相反的奇特現象。2001 年首先在實驗上驗證了微波頻段的負折射現象而被美國《科學》周刊評選為 2003 年世界十大科學成就之一。由此可構成特別的透鏡，可以突破傳統透鏡的衍射極限，對電磁波近場進行成像，從而獲得遠小于波長的超分辨率。
電磁超材料由于其獨特的電磁性質而可以應用于電磁波吸收材料，實現金屬目標的隱身。例如，利用該材料的負電磁參數構造高阻抗表面，可以實現薄板電磁波吸波結構; 又如，利用該材料中的電磁諧振結構，對其電磁參數進行可控設計，可針對特定頻段實現吸波，材料厚度只有二十分之一波長等等。特別是利用電磁超材料的強諧振損耗性質，通過合理設計超材料電磁參數，使它的波阻抗與空氣匹配，同時利用電磁特異材料的諧振損耗可實現完全吸波。據此設計制備的吸波結構，理論上可實現 100% 吸波，實驗上微波吸收率已達到88% 。由于電磁超材料只在一個較窄的頻段內表現出理想吸波特性，所以超材料構成的吸波結構是一種窄帶吸波結構。這種窄帶吸波結構可以用于解決吸波材料的低頻問題，屏蔽或吸收特定通信或雷達探測頻段的信號，適用于針對特定頻率雷達的隱身、特定雷達罩結構、抗電磁干擾、信息安全等應用場合。通過合理設計電磁超材料的電磁參數，可使入射電磁波完全在覆蓋于目標外的人工電磁超材料中繞射傳播，從而實現目標的完全隱身。實驗上已經完全驗證了電磁波彎曲繞射傳播新概念，實現了微波頻段的金屬目標隱身。以新型人工電磁材料為基礎的新概念電磁波隱身理論和實驗驗證再次被美國《科學》雜志評為 2006 年的十大科技突破之一。這種隱身技術新概念與運用吸波材料實現隱身的概念不同，它不是將雷達波能量通過材料吸收，而是通過設計特定人工電磁材料使雷達波繞過武器目標，而不產生回波。
由于電磁超材料的吸波性能主要由其中的單元諧振結構決定，因此通過人為改變諧振結構就可以方便地實現吸波頻譜的有效調節。例如，在吸波結構中集成變容二極管等可調器件，可以制作出擁有新穎可調功能的吸波結構。
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