超材料吸波体研究进展与展望

采用吸波材料的隐身技术是最重要的隐身方式之一,它被广泛地应用在军用和民用等各个领域。综述了当前国内外吸波材料的最新研究进展,介绍了吸波原理及吸波材料的分类及其应用。重点论述了超材料吸波体的分类和研究现状。最后展望了超材料吸波体的努力方向和发展前景。     

吸波材料与超材料复合结构吸波性能研究

吸收频带宽、吸收能力强一直是吸波材料研究所致力的目标。在碳纤维布/CIP/环氧树脂结构吸波材料的基础上,复合金属短线网格结构的超材料,利用CST MWS软件的谱域法对吸波材料与超材料的复合结构进行仿真。发现设计合适的金属线间距(a=4 mm)和超材料距表面的复合位置(d=2 mm),能合理调节复合结构的电磁参数,将反射率在2～18 GHz低于-10dB的带宽由3 GHz拓宽至12.4 GHz。     

纳米吸波材料研究进展

论述了纳米吸波材料种类、纳米吸波特性以及吸波原理,分别对纳米铁氧体吸波材料、金属纳米吸波材料、纳米氧化物吸波材料、纳米导电聚合物吸收剂以及纳米陶瓷吸波材料等材料吸波特性以及应用研究进展进行了重点分析和讨论,指出了具有宽频吸收的结构型纳米吸波复合材料是未来研究的重点和优先发展的方向。     

宽带吸波超材料的研究进展

宽带吸波材料在隐身、电磁屏蔽和兼容等领域具有重要应用价值。受制于材料的电磁频散,传统吸波材料的低频吸收性能难以进一步提升。近年来发展的吸波超材料由于具有不同于传统材料的吸波原理而广受关注。简要概述了吸波超材料的性能、结构及特点,重点介绍了吸波超材料的新型吸收机制及宽带吸波超材料的最新研究成果,最后对其今后的发展方向做了展望。     

电磁超材料在微波吸波材料中的应用探索

人工电磁超材料具有自然界材料所不具备的电磁参数,并且拥有可设计性和可灵活调节的性质,可实现对电磁波传播性能进行新的调控,是近年来国际物理学、材料学和信息科学领域的研究热点。首先介绍了人工电磁超材料的概念内涵和近年来的发展概况,简要分析了国外人工电磁超材料研究的发展水平,以及美欧军事强国对超材料研究的重视和支持情况。重点介绍了南京大学开展的一些人工电磁超材料在微波吸波材料结构中的应用探索,包括超材料微波吸波结构的设计和分析、基于人工手征超材料结构的吸波结构设计、吸波频带可调节及可切换的微波吸波结构设计等。这些材料和结构运用人工超材料的特殊物理特性和参数的可设计性,与传统微波吸波材料相比,具有可调节的优势,有效提高了对电磁波的调控能力。     

低频吸波材料研究进展

低频吸波材料在民用与军事领域有着广泛的应用,加强吸波材料在低频波段的研究有着非常重要的意义。针对目前吸波材料存在的低频瓶颈,综述了国内外吸波材料在低频波段的研究进展,包括非晶态合金、铁氧体吸波材料、金属微粉吸波材料、纳米吸波材料,最后展望了低频吸波材料的发展趋势。     

P波段吸波材料研究进展

吸波材料的出现极大改善了电磁环境,提升了武器装备的作战效能,但随着P波段探测技术的迅猛发展,研究具有"薄、宽、轻、强"特性的P波段吸波材料有着非常重要的意义。针对目前吸波材料存在的低频瓶颈,对传统吸波材料和超材料吸波体,从影响P波段吸收性能的因素及研究现状两方面进行了综述,并对未来P波段吸波材料的发展方向进行了总结与展望。     

水基吸波超材料的研究进展

吸波超材料已经成为国内外电磁隐身和防护领域的研究热点,并取得了一系列重要的研究成果。超材料独有的人工周期性结构能够引发特异的电磁特性,从而满足吸波器件“薄、轻、宽、强”的综合性能要求,其中宽频吸波仍然是超材料吸波器件设计的难点。与传统金属基吸收体相比,水在微波频段特有的频散效应有助于实现水基吸波体在此频率范围内的高效吸收。近年来,宽频水基吸波超材料已经取得了一定的突破,但依旧存在一些问题需进行总结分析。本文综述了近年来水基吸波超材料的重要研究进展,按照吸波介质与结构特性,分类介绍了基于单纯水、水溶液和复合型水基吸波超材料的主要特征,展开说明了水基吸波超材料在微波频段的应用优势,并在此基础上展望了水基吸波超材料多功能化的研究趋势。     

叠层结构电磁超材料吸波体的特性研究

以现有的电磁超材料吸波体的主要方案为基础,对吸波体结构进行改进,研究并比较了相同单元叠层结构、不同单元叠层结构超材料吸波体的性能。根据仿真分析得出:适当增加相同单元叠层结构的层数,不仅吸波率得到提升,还会出现多个吸波峰;此外,不同单元叠层结构,在参数合理配置时,不仅拥有相同单元叠层结构的多频段、高吸波率、宽频带等优点,还可以实现近100%吸波率的完美吸波。     

电磁屏蔽与吸波材料研究进展

分析了电磁屏蔽与吸波材料的工作原理,综述了电磁屏蔽材料与吸波材料国内外研究进展与应用.     

Enhanced THz absorption of graphene cavity-based electromagnetic metamaterial structures

ABSTRACT

We investigate THz absorption characteristics of graphene cavity-based electromagnetic metamaterial structures by using the conductivity characteristic matrix method. We demonstrate that the proposed structure can obtain ideal terahertz absorption due to the strong localization of photons in the defect layer of the electromagnetic metamaterial structure. The THz absorption can be continuously adjusted from 0% to 100% by controlling the chemical potential of graphene through a gate voltage. The maximum THz absorption value can be tailored by adjusting the incident angle or the period number of the two PCs with respect to the graphene layer. The position of the THz absorption peak can be adjusted by changing the thickness ratio of the layers constituting the electromagnetic metamaterial structure. Our proposal may have potentially important applications in photodetectors, saturable absorbers, and photovoltaics.     

可调谐超材料吸波体的数值仿真研究

设计了一个由周期排列的金属电谐振环(the electric ring resonator,ERR)与短导线(FR-4基板上)组合而成的超材料吸波体.在某一频段,该超材料吸波体能同时产生强的电谐振与磁谐振.采用数值仿真方法,在8-12GHz波段计算了该超材料的S参数,并分析了其吸收率变化规律.单层超材料吸波体在9.27...     

基于有源超材料的可调超薄雷达吸波体研究

在超材料结构中引入电阻和有源变容二极管,通过合理设计微结构型式以及微结构之间的连线方式,实现吸波频带的动态可调,研究电阻、电容和入射波极化方向对吸波特性的影响。结果表明:通过改变外加电压调整超材料的吸收频段,在3.7倍频带范围内实现吸波频段的主动自调节;吸波体的总厚度仅为波长的1/181,相比于传统吸波材料,在同等吸波性能条件下,表现出了优异的超薄特性;TE和TM极化电磁波表现出相同的吸波效果,即吸波特性对入射波的极化方向不敏感。     

In-band metamaterial cloak based on the interplay of absorption and transmission

A microwave metamaterial shelter with an electromagnetic narrow window over a broad absorption spectrum is experimentally demonstrated by resorting to conventional impedance-matching theory and metamaterial resonance. This device consists of a broad absorber and an embedded electric resonator, and has the ability of permitting one to "see" surroundings but not to be readily sensed by outside detectors. The origin is verified to be a dipole oscillation excited in absorbing region which can induce selective re-emission of the captured energy towards the enclosed space. The performance of "observing without being perceived" is numerically presented.     

宽频带橡胶复合铁氧体电磁波吸波材料研究

采用M型六角晶系铁氧体材料与橡胶复合构成宽频带、薄型电磁波吸波材料。介绍了材料配方、制备工艺与特性。用弓形法，在2～18GHz频率范围研究了这种复合吸波材料的反射率特性，通过合理组合成复合吸波材料，当总厚度为20mm时，可在2～18GHz频率范围实现反射率≤-10dB。     

智能超材料研究与进展

本文以智能超材料关键技术为主线,基础研究和新产品研发为辅,简要论述近年来智能超材料的发展现状和趋势。根据智能超材料所调控激元的不同,可分为智能电磁超材料,智能机械超材料,智能热学超材料,智能耦合超材料,此外两项关键技术为智能超材料新型设计与仿真技术和材料制备技术与材料基因工程。这些智能超材料在科学基础研究方面涉及超材料中多物理场耦合机制,新型人工原子与人工分子设计,超材料与自然材料的融合,超材料可调性探索和新型传感型超材料机制探求。基础研发和技术拓展将推进智能超材料施展到更加广泛的应用领域,如微型天线及无线互联,光电磁隐身,医学图像上用的完美成像,航空航天和交通车辆所用的智能蒙皮,精密仪器制程与片上实验室集成型超材料等。基于上述国内外智能超材料研究的发展趋势,本文进行了系统性的分类厘清,并分析了其研究现状,给出了我国智能超材料发展的美好愿景。     

Stable high absorption metamaterial for wide-angle incidence of terahertz wave

We propose a metamaterial based on metallic Jerusalem cross and cross-wire structures for realizing relatively stable high absorption with respect to the wide angle incidence of both polarized terahertz (THz) waves. Numerical simulations are carried out to verify the proposed absorber. For both transverse electric and transverse magnetic polarizations, absorptions around 0.93?THz reach nearly up to unity under normal incidence and maintain above 97% over a wide incidence angle range. The THz absorber can be easily micro-fabricated due to a thickness about 40 times smaller than operating wavelength. The proposed metamaterial is a promising candidate as absorbing element in THz thermal imager, due to its wide angle, stable high absorption and very thin thickness.     

碳基材料吸波性能研究进展

随着雷达探测技术的迅猛发展和电磁波辐射污染的日益加剧,新型吸波材料的研究和开发成为各国研究的热点。单一吸收剂存在吸波频带窄和吸收强度低等缺点,无法满足新型吸波材料频带宽、厚度薄、质量轻、吸收强的要求。碳材料具有密度低和吸波性能好等优点,通过与其他吸收剂的双组分、多组分复合,或对复合材料的微观结构进行设计,碳系复合材料表现出优异的吸波性能。简要介绍了吸波材料的工作机理,然后分别从炭黑、碳纤维、碳纳米管、石墨烯和其他碳系材料等5个方面综述了碳系材料在电磁波吸收中的应用和发展,归纳了碳系材料吸波性能的最新研究进展,最后提出了当前研究中存在的不足并明确了研究方向。     

低掺杂量MgO对钛酸锶钡陶瓷的结构和性能的影响

采用传统的陶瓷工艺制备了MgO掺杂的Ba0.6Sr0.4TiO3(BST)陶瓷样品.系统地研究了MgO掺杂量为0.06%～0.18%的Ba0.5Sr0.4TiO3陶瓷的微结构和介电性能.XRD分析显示,在我们所选取的掺杂范围内,MgO并没有影响到BST陶瓷的主晶相钙钛矿结构,且一定量的Mg离子进入到BST的晶格中.扫描电子显微镜对样品的形貌观察揭示了,随着MgO含量的增加其晶粒尺寸逐渐减小.介电性能和介电偏压测试表明,相对未掺杂BST样品的介电损耗明显降低且居里点逐渐向低温移动,可调性随着MgO掺杂量的增加而减小,MgO的掺杂量为0.18%(质量分数)时居里温度移到-49℃,可调性为16%,且样品的居里温度在外加电场作用下向高温方向移动.微波性能测试表明MgO掺杂BST陶瓷相对未掺杂样品具有较高的Q值.