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建筑使用外墙保温板的效果怎样?

浏览:260 发表时间:2019-12-24 16:55:07

        外墙保温板材料泛指能够感知外界环境并伎岀响应的材料。智能超材料除具备这一特性外,与传统功能材料相比不同之处在于通过特殊的微结构设计来调制电磁波和弹性波,展示出均匀材料所不具备的、新颖奇异的力、热、声、光学性能尤其是这些性质主要来自人工的、特殊的结构设计。根据微结构单元类型和应用范围的不同,智能超材料的关键技术可分为以下六大重点方向;①智能电磁超材料利用微结构单元类似于计算机的开关属性,进行非周期阵列,以实现编程可控的响应输出;②智能机械超材料,三维网状金属固体结构,类似于理想流体极易流动从而实现二维流体的响应性能;③智能热学超材料可感知外部热源、主动响应的人工复合材料及结构潜在应用于微纳米结构的热电转换;④智能耦合超材料基于光子电路通过亚波长尺度人工结构实现局域电磁场调控与位移矢量调控:⑤智能超材料新型设计与仿真技术,⑥外墙保温板材料制备技术与材料基因工程。超材料结构根据材料构成可分为两大类:金属谐振型和电介质型。金属结构单元超材料的电磁响应机制包含电响应和磁响应。通过金属分割线、金属连续线、开口环结构等单元结构对入射电磁波的电场分量产生电谐振响应获得负等效介电常数利用渔网结构等单元结构对入射电磁波的磁场分量产生磁谐振响应,获得负等效磁导率,从而构造出具有负介电常数及负磁导率的超材料。利用由此产生的电磁特性如负折射现象、非线性效应、负色散特性、能量汇聚及发散等,可得到完美透镜成像、完美吸收、隐身斗篷等新型电磁功能器件。

        电介质超材料是指完全由电介质材料实现的超材料结构,具有损耗小、各向同性、构成简单等优点典型的全介质单元结构有木堆结构、金刚石结构等通过控制超材料单元结构的几何参数获得所需的任意介电常数与磁导率。通过外墙保温板结构设计使结构内部产生特定的电磁参数分布实现电磁波的汇聚、捕获、弯曲、增强等,从而控制电磁波的传播,可以实现超材料隐身罩、雷达天线、电磁黑洞等功能器件。目前已取得的超材料研究成果多以二维超材料结构为主这些结构虽然获得了负折射率、电磁隐身等超常规物理性能,但仍存在诸多不足,难以满足实际使用条件如二维形态的超材料难以适用于复杂、多样的使用需求,难以实现三维空间内电磁波特定传播路径控制同时二维超材料结构往往还伴随非均匀性、各向异性、极化敏感、工作频带窄等问题。为了克服二维超材料所存在的不足拓展超材料的应用范围越来越多的研究者将目光转向三维超材料,以寻求超材料的结构创新、工艺创新、功能创新。三维超材料是具有三维空间特定排布的、由亚波长单元结构构成的人工周期结构为一些常用的超材料单元结构。

        尽管超材料表现出了超常的性能以及广阔的应用前景,但是由于超材料所涉及的微纳尺度材料加工技术尚不成熟超材料的制备一直是限制其得到实际应用的关键瓶颈之一。目前尚没有对超材料制作方式的统一分类根据各方式掩模板使用的不同,将应用比較多的几种超材料(不包括传输线类型超材料)制作方式分为光刻类技术、印刷类技术、自组装技术、沉积技术和其他制备技术等。紫外全谱(300-450nm)主要用于激光转印等方面,248nmKF和193nmAF深紫外光刻技术飞速发展已分别成为130mm和9nm集成电路光刻的主流技术,且在超材料方面的应用也有了较深入的研究。极紫外光刻技术需要一系列多层膜反射镜由于成本昂贵可控性差只能制作规则图形,目前还很少应用于超材料的制备但对于高精度的短线对、长短线对等规则图形来说也是一种不错的选择。X射线光刻由于没有透镜,也就不存在透镜像差,可以得到较高的分辨率,用X射线光刻制得的光学负折射超材料的最小线竞达到了20nm。但是X射线光刻的光源只能用高强的同步辐射光源成本高昂同时还存在掩模板制作复杂等缺点X射线光刻在超材料制备方面还不能大规模应用。离子束光刻采用的光源是离子束虽然邻近效应几乎为零且感光胶对离子比对电子灵敏得多但离子在感光胶中的曝光深度太浅且离子束很难聚焦离子束光刻通常不直接用于超材料的制备,而改用重离子的聚焦离子束技术则有较好的应用。


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