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生产玻璃棉保温板材料的先进性

浏览:215 发表时间:2019-12-24 16:54:24

        玻璃棉保温板材料是最早开展研究的一类典型的超材料。早在1968年苏联物理学家vesalago就开始对左手材料的基本性质和基本理论进行了研究然而他在自然界中一直寻找不出天然的左手材料研究不得不停下来后来的30年间左手材料的研究几乎处于停滞不前的状态。直到1996年Pendry等人发现了周期排列的细胞导线阵列在微波波段可呈现负介电常数而后Pendry等人又发现周期性排列的开口谐振环阵列能够替代磁性材料并在微波波段呈现负磁导率。这两大发现开启了左手材料研究的大门,2000-2001年,Sm等科学家在Pendry研究的基础上又对细导线周期性排列和开口谐振环阵列进行了深入研究并研制出世界上***块一维左手材料和***块二维玻璃棉保温板材料。在实验中发现电磁波以普通材料入射到左手材料时出现了负折射角。这一发现极大地鼓舞了对左手材料研究的热情,经过多年的研究与验证发现左手材料与普通材料相比具有下列异常的电子特性。①负折射率特性当电磁波在普通材料与左手材料界面处发生折射时其折射波束则处于交界面法线同侧即材料的折射率为负数。②双负特性左手材料的介电常数与磁导率同时为负数。③左手特性电磁波在左手材料中传播时其电场、磁场与波矢方向三者会形成左手正交关系。④后向波特性相速与群速方向相反也就是说波前传播方向与能量传播方向相反另外在研究中还发现左手材料还会产生逆多普勒效应和逆切仑科夫辐射效应等。随着左手材料研究的深入人们逐渐察觉到利用单一的左手材料本身是不能满足应用需求的还需要有其他的电磁类材料相配合方能得到实际的应用。

        诸如双负材料即负介电常数材料和负磁导率材料是研究中最终所追求的材料故而研究人员便又提出超长媒质的概念这一概念所涵盖的材料比玻璃棉保温板材料概念内涵更大涵盖率得到外延。超长媒质所涵盖的材料不仅仅只包括介电常数与磁导率同时都是负数的材料而且还包括介电常数和磁导率有一项<1或<0的材料。这就是前研究的热点材料——电磁超材料。电磁超材料主要是为了满足透波隐身的应用需求而产生的。众所周知随着军用飞行器的更换对新材料技术需求更为迫切如新一代战机最为明显的标志就是隐身性能除吸波隐身外机载雷达天线罩的透波隐身也是需要急切完善提高的技术难题。对超材料而言,介电常数和磁导率介于0-1的材料就是性能优良的透波隐身材料。以往沿用的金属细线阵列难以实现0-1的介电常数。然而电谐振器则不需要结构单元的电连接其介电常数<1。那么根据这一原理或概念,由电谐振器结构单元构成的超材料即可认为是电超材料而由电磁谐振器结枃单元构成的超材料自然便是磁超材料,由电磁谐振器结构单元组合的超材料即被认定为电磁超材料。也就是说分别通过电谐振子、磁谐振子或电磁谐振子结构单元构成的超材料均可认为是电超材料、磁超材料与电磁超材料。光学超材料包括线性和非线性光学超材料、可见光、红外和激光波段超材料等特别是光子晶体超材料是未来研究发展的重点光子晶体(photoniccrysta是一种折射率在空间周期变化的新型光学材料光子晶体的概念最初是由Yablonovitch于1987年提出的。光子晶体中介质折射率的周期性变化对光的影响与凝聚态物质中周期性势场对电子的影响相类似。

        在凝聚态半导体材料中电子有能带和能隙的特性,在光子晶体中光也有光子能带和能隙的特征。具体地说,光子晶体是在高折射率材料的某些位置周期性地出现低折射率(如人工造成的空气空穴)材料高、低折射率材料的交替排列形成周期性结构就可以产生光子带隙(hotonicbandgap)而周期排列的低折射率位点之间的距离大小不同,导致特定构型的光子晶体只对特定频率的光产生禁带效应。最近的理论和实验证实光子晶体还可以表现出负折射性质Nokomis经过研究发现经过强烈调制的二维或三维光子晶体在禁带边缘具有光的折射性质这时光子晶体可以用等效材料来描述。在对等效折射率的描述中,发现光子晶体可以表现出负折射率这一发现得到了实验的证实。Foteinopoulot等人对光子晶体的负折射过程进行了数值模拟发现入射波将在一段时间内被限制在光子晶体的折射表面并被重组之后波便向负折射方向传播这一计算结果表明波在负折射过程中并不违反因果率causality)。最近通过实验证实准周期排列的光子晶体结构也具有负折射性质。


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