超材料是指什么？种类有哪些？生产商一览

2022-06-29 15:44:36 作者：2200 2348

近年来，超材料在国民经济以及国防建设领域发挥着重要作用。那么，你知道什么是超材料吗?它的种类有哪些呢?本文将梳理超材料的定义、分类、应用及生产厂商，希望对你有所帮助。

1.什么是超材料

超材料是指一类具有普通天然电磁媒质不具备的超常物理特性的人造复合结构或复合媒质。也就是说，超材料是通过将传统电磁材料与某些特定几何结构的单元相结合，从而构造出具有普通自然媒质所没有的新型电磁特性的人工材料。

2.超材料分类

目前研发成功的超材料有左手材料、光子晶体以及超磁性材料三种：

(1)左手材料

左手材料是一类在一定频段下同时具有负的磁导率和负的介电常数的材料系统(对电磁波的传播形成负的折射率)。

(2)光子晶体

光子晶体的基本特征是通过和电磁波波长相当的尺度上的人工周期性结构对一定频段的电磁波形成“带隙”，类似于半导体的晶体结构对电子物质波的调制而形成电子能带带隙一样。光子晶体产品包括光子晶体光纤、微波天线、高效率发光二极管等。

(3)超磁性材料

磁性“超材料”是通过人工操作进而获得具有高磁能积的磁性材料;既具有高磁导率，又具有高截止频率，其起始磁导率和频率之积远高于软磁铁氧体材料。

超材料

3.超材料的应用领域

当前，超材料主要用于军事领域和科研领域，其中，军事领域的代表产品包括超材料隐身衣和超材料天线;科研领域的代表产品包括超材料透镜。

(1)超材料隐身衣

当探测波(光波、电磁波或机械波)从外界入射时将绕过隐身衣的被覆盖体或被遮挡体，再继续沿原入射方向传播，没有反射和损耗，就像被覆盖体或被遮挡体根本不存在一样，从而在技术上实现了完美隐身。目前超材料隐身技术已取得实质性突破，或将在未来军事应用中开辟出新天地。

(2)超材料天线

将超材料应用到雷达、导弹、航天器等的天线上，可以大大降低天线能耗、拓展工作带宽，有效增强天线的聚焦性和方向性。实验证明，电磁波可在透过平面天线后聚焦，同时保留平面天线的宽带性能，能有效消除传统抛物面天线变为平面天线所带来的带宽损失、低增益等问题。此外，科研人员还在试图研制出一种超材料平面天线，它在提升通信性能的同时，能进一步减少天线数量。此项实验技术突破，或将使飞机、舰艇、卫星等的天线设计产生划时代变革。

(3)超材料透镜

近年，研发人员开发了首个超材料透镜，可将整个可见光谱聚焦在同一个点上，而且是以高分辨率实现的。他们使用约600纳米高的二氧化钛纳米砖块，“堆砌”成了纤薄如纸的超材料聚光镜片，其有效放大倍率高达170倍，且放大后的图像分辨率完全能与常规的光学玻璃透镜媲美。超材料透镜造价相对低廉，比纸更薄，比玻璃更轻，且能完全兼容硅芯片技术，有巨大的潜在应用空间，一旦攻克复合波长的光波在超材料透镜中通过的难关，光学应用领域如显微镜镜头、智能手机镜头等，都将发生颠覆性改变。

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