2第二章 超材料物理第二部分
材料力学第二章
钢拉杆
8.5m
解： ① 整体平衡求支反力 q
HA
RA
钢拉杆
8.5m
RB
X 0 HA 0 mB 0 RA 19.5kN
② 局部平衡求 轴力： q HC ③应力： RC
mC 0 N 26.3kN
HA
RA ④强度校核与结论： N
max
N 4P A d2
max 0 /2127.4/263.7MPa
127 .4 a (1cos 2a ) (1cos 60)95.5MPa 2 2
127 .4 a sin 2a sin6055.2MPa 2 2
0
0
§2－4 材料在拉伸和压缩时的力学性能 力学性能：材料在外力作用下表现的有关强度、变形方面的特性。 一、试验条件及试验仪器 1、试验条件：常温(20℃)；静载（及其缓慢地加载）； 标准试件。
由杆2的强度条件得
FN 2 A2 P A2 co sa P 8 8.6kN
(c) 确定许可载荷。 杆系的许可载荷必须同时满足1、2杆的强度要求，所以 应取上述计算中小的值，即许可载荷为[P]=88.6kN
L x A B
分析：
V ABDLBD;
P C
ABD N B / ; LBD h / sin 。
h
D
L x
XA
A
B
YA
NB
P
C
解： BD杆内力N( )： 取AC为研究对象，如图
mA 0 , (NBDsin ) (hctg ) Px
PL NBD hcos
遇到向左的P， 轴力N 增量为正； 遇到向右的P ， 轴力N 增量为负。
声学超材料
1超材料1.1概述超材料(Metamaterials)指的是一种特种复合材料或结构，通过在材料关键物理尺寸上进行有序结构设计，使其获得常规材料所不具备的超常物理性质。
超材料由自然材料制成的“积木块”(尺寸为微毫米级)构成。
这些“积木块”称为人工原子(meta-atoms)，当不同的人工原子组合在一起时，会形成单个人工原子所没有的材料属性和功能特征。
一般情况下，常规自然材料的物理属性取决于构成材料的基本单元及其结构，例如原子、分子、电子、价键、晶格等。
这些基元与显微结构之间存在关联影响。
因此，在材料设计中需要考虑多种复杂的物性因素，而这些因素的相互影响也往往限定了材料性能固有极限。
为此，超材料设计从根本上摒弃了自然原子设计所囿，利用人工构筑的几何结构单元，在不违背物理学基本定律的前提下，以期获得与自然材料迥然不同的超常物理性质的新材料。
简言之，超材料是一大类型人工设计的周期性或非周期性的微结构功能材料，具有超越天然材料属性的超常物理性能。
超材料借助人工功能基元构筑的结构设计源起于(但不限于)对自然材料微结构的模仿，从而获得为人类所希冀的负折射、热隐身、负刚度、轻质超强等天然材料所不能呈现的光、热、声、力学等奇异性能。
从这个角度讲，超材料的结构设计理念具有方法论的意义，解除了天然材料属性对创造设计的束缚。
尽管这一理念早在上个世纪就已在电磁领域初具雏形，不过直至近十年来，方才开启研发电磁波的调控，以实现负折射、完美成像、完美隐身等新颖功能。
随着先进制造技术的进步，具有更多样化、更新奇力学特性的力学超材料物理模型也相继不断展现。
尤其是当超材料的个性化独特微结构设计与3D打印制造技术形成了完美的契合之时，两者之间相互整合协同创新，正开启全面推进材料创新设计和制造的新格局。
1.2超材料类型及研究现状材料的属性，不是仅仅由一种物性决定，也不是几种晶体学特性的总和，或是一系列的微尺度晶界工程特性来决定的，而是由材料晶体结构各个单元之间的本构关系，也就是不同晶格单元之间如何组合的结构拓扑关系所决定的，而这些外在表现出来的宏观物理学的行为属性，发挥着其应有的可利用价值。
刘鸿文版材料力学第二章
A 1
45°
图示结构，试求杆件AB、CB的 应力。已知 F=20kN；斜杆AB为直 径20mm的圆截面杆，水平杆CB为 15×15的方截面杆。
B
C
2
FN 1
FN 2 45°
y
B F
F
解：1、计算各杆件的轴力。 （设斜杆为1杆，水平杆为2杆） 用截面法取节点B为研究对象
x
∑F ∑F
x y
=0
目录
§2.4 材料拉伸时的力学性能
力学性能：在外力作用下材料在变形和破坏方 面所表现出的力学特性。 一 试 件 和 实 验 条 件
常 温 、 静 载
目录
§2.4 材料拉伸时的力学性能
目录
§2.4 材料拉伸时的力学性能
二 低 碳 钢 的 拉 伸
目录
§2.4 材料拉伸时的力学性能
σ
e
b
σb
f
2、屈服阶段bc（失去抵 抗变形的能力）
目录
FRCy
W
§2.2 轴向拉伸或压缩时横截面上的内力和应力
B d
由三角形ABC求出
0.8m
C 1.9m
α
sin α =
A
Fmax
BC 0.8 = = 0.388 AB 0.82 + 1.92 W 15 = = = 38.7kN sin α 0.388
Fmax
斜杆AB的轴力为
FN = Fmax = 38.7kN
F
a
a′ b′
c
c′ d′
F
b
d
平面假设—变形前原为平面的横截面， 变形后仍保持为平面且仍垂直于轴线。
目录
§2.2 轴向拉伸或压缩时横截面上的内力和应力
2第二章拉伸、压缩与剪切概述
22
屈服极限的确定方法
σ
b
0.2
o
0.2%
在ε轴上取0.2％的点, 对此点作平行于σ－ε曲线 的直线段的直线（斜率亦为 E）,与σ－ε曲线相交点对 应的应力即为σ0.2 .
ε
σb是衡量脆性材料强度的唯一指标。
材料力学 土木工程系 陈爱萍
23
§2.5 材料压缩时的力学性能
国家标准规定《金属压缩试验方法》（GB7314—87)
材料力学 土木工程系 陈爱萍
28
§2.7 失效、 安全因数和强度计算
一、极限应力、安全系数、许用应力
材料破坏时的应力称为极限应力。 由于各种原理使结构丧失其正常工作能力的现象，称为失效
jx
s b
塑性材料 脆性材料
构件工作时允许达到的最大应力值称许用应力
jx
n
材料力学 土木工程系 陈爱萍
(3) 必须是等截面直杆，否则横截面上应力将不是均匀 分布，当截面变化较缓慢时，可近似用该公式计算。
材料力学 土木工程系 陈爱萍
12
§2.3 直杆拉伸或压缩时斜截面上的应力
F
FF
p cos
FN A
cos cos2
p
sin
cos sin
1 sin 2
材料力学 土木工程系 陈爱萍
37
求解超静定问题的基本步骤：
（1）平衡方程； （2）几何方程——变形协调方程； （3）物理方程——弹性定律； （4）补充方程：由几何方程和物理方程得； （5）解由平衡方程和补充方程组成的方程组。
材料力学 土木工程系 陈爱萍
38
材料物理与化学
材料物理与化学：揭示微观奥秘，推动人类进步导言是一门融合科学，涉及了多个领域的知识，从小到大的颗粒运动到宏观物质的特性变化。
它为人类社会的进步做出了重大贡献，不仅改善了生活品质，也推动了科技发展。
本文将重点探讨的相关概念、应用以及未来的发展趋势。
第一部分：微观世界的奥秘的核心是对微观世界的研究。
在这个级别上，材料的基本组成单元——原子和分子成为了研究的对象。
物理学通过描述和解释原子结构以及其相互作用的规律，揭示了物质的基本性质。
化学则研究了分子结构，反应过程以及新物质的合成。
原子结构的研究首先得益于物理学家J.J.汤姆森和R.A.密立根的发现，他们通过实验证明原子是由带正电荷的原子核和围绕其旋转的电子构成。
这个理论被进一步发展和完善，最终形成了今天我们所熟知的原子模型。
随着技术的进步，科学家们还发现了更多微观粒子的存在，如中子和质子等。
这些发现不仅拓展了我们对物质构成的认知，也为我们理解材料性质的变化提供了更深入的理论基础。
第二部分：材料物理的应用的研究成果在很多领域都有广泛的应用。
顺应时代潮流，我们可以将其中几个研究方向进行简要介绍。
1. 显示技术在现代社会中，我们无处不见各种各样的显示技术。
LED、液晶、OLED等屏幕都依赖于材料物理的研究成果。
通过精确控制材料的物理特性，我们可以制造出高清晰度、高反应速度和节能的显示器件，为人们提供更好的视觉体验。
2. 能源领域随着能源危机的日益严重，寻找替代能源的研究变得尤为重要。
的研究为太阳能电池、燃料电池、光催化剂等领域的发展提供了新的机遇。
通过研究光电材料的性能和光催化反应的机理，我们尝试着开发更高效、更可持续的能源来源。
3. 生物医学的研究也为生物医学的发展做出了巨大贡献。
例如，人工晶体材料的制作让患者重见光明；生物陶瓷、生物医用金属等材料的研究为骨科手术和牙科修复提供了可行的解决方案。
这些应用不仅提高了治疗效果，也改善了患者的生活质量。
第三部分：未来的发展领域仍然有巨大的发展潜力。
磁性材料与超导材料
同时，零电阻允许有远高于常规导体的载流密度，可用以形成强磁场或超强磁场。
零电阻是超导体最基本的特性，它意味着电流可以在超导体内无损耗地流动，使电力的无损耗传输成为可能；
发现超导电性后，昂内斯即着手用超导体来绕制强磁体，但出乎他的意料，超导体在通上不大的电流后，超导电性就被破坏了，即超导体具有临界电流Ic。
超导材料的发展历程
1911年，科学家发现，金属的电阻和它的温度条件有很大关系：
温度高时，它的电阻就增加，温度低时电阻减少。并总结出一个金属电阻与温度之间的关系的理论公式。
当时，荷兰物理学家昂尼斯为检验金属电阻与温度之间的关系的理论公式的正确性，就用水银作试验。
将水银冷却到-40℃时，亮晶晶的液体水银变成了固体；然后，他把水银拉成细丝，并继续降低温度，同时测量不同温度下固体水银的电阻，当温度降低列4 K时，水银的电阻突然变成了零。
电磁炉
传统 工业
在医学上，利用核磁共振可以诊断人体异常组织，判断疾病，这就是我们比较熟悉的核磁共振成像。 利用磁性纳米材料表面功能基团与可识别病兆的功能分子进行耦联，是实现磁性纳米晶体在疾病鉴别诊断中应用的最可行的手段之一。 生物 医学
电磁炮是把炮弹放在螺线管中，螺线管产生的磁场对炮弹将产生巨大的推动力将炮弹射出的一种新型武器“电磁式武器”。类似的还有电磁导弹等。
科学家预料，球状碳分子Ｃ--60掺杂金属后，有可能在室温下出现超导现象，那时，超导材料就有可能像半导体材料一样，在世界引起一场工业和技术革命。
1
2
1995年美国国立洛斯阿拉莫斯实验室的科学家已经把高温超导体制成柔韧的细带状，由于没有电阻，其导电性是铜丝的1200多倍。
1996年，日本电气公司制出长一千米的高温超导线材，电流密度达到6000A/cm2，这种线材已达到了实用化的水平。
无机材料物理性能知识总结
第一章物理基础知识与理论物理性能本质：外界因素（作用物理量）作用于某一物体，如：外力、温度梯度、外加电场磁场、光照等，引起原子、分子或离子及电子的微观运动，在宏观上表现为感应物理量，感应物理量与作用物理量呈一定的关系，其中有一与材料本质有关的常数——材料的性能。
晶体结构：原子规则排列，主要体现是原子排列具有周期性，或者称长程有序。
非晶体结构：不具有长程有序。
点阵：晶体内部结构概括为是由一些相同点子在空间有规则作周期性无限分布，这些点子的总体称为点阵。
晶体由（基元）沿空间三个不同方向，各按一定的距离（周期性）地平移而构成，（基元）每一平移距离称为周期。
晶格的共同特点是具有周期性，可以用（原胞）和（基失）来描述。
分别求立方晶胞、面心晶胞和体心晶胞的原胞基失和原胞体积？（1）立方晶胞：（2）面心晶胞（3）体心晶胞晶体格子（简称晶格）：晶体中原子排列的具体形式。
晶列的特点：（1）一族平行晶列把所有点包括无遗。
（2）在一平面中，同族的相邻晶列之间的距离相等。
（3）通过一格点可以有无限多个晶列，其中每一晶列都有一族平行的晶列与之对应。
（4 ）有无限多族平行晶列。
晶面的特点：（1）通过任一格点，可以作全同的晶面与一晶面平行，构成一族平行晶面. （2）所有的格点都在一族平行的晶面上而无遗漏；（3）一族晶面平行且等距，各晶面上格点分布情况相同；（4）晶格中有无限多族的平行晶面。
格波：晶体中的原子在平衡位置附近的微振动具有波的形式。
色散关系：晶格振动谱，即频率和波矢的关系。
声子：晶格振动的能量是量子化的，晶格振动的量子单元称作声子，声子具有能量ħ ，与光子的区别是不具有真正的动量，这是由格波的特性决定的。
声学波与光学波的区别：前者是相邻原子的振动方向相同，波长很长时，格波为晶胞中心在振动，可以看作连续介质的弹性波；后者是相邻原子的振动方向相反，波长很长时，晶胞中心不动，晶胞中的原子作相对振动。
德布罗意假设:一切微观粒子都具有波粒二象性。
材料物理化学二元相图讲解
杠杆规则
如果一个相分解为2个相，则生成的2个相的数量与原
始相的组成点到2个新生相的组成点之间线段成反比。
TD温度下的固相量和液相量
固相量 液相量
OD OF
固相量 固液总量(原始配料量)
OD FD
液相量 固液总量(原始配料量)
OF FD
析晶路程表示法
液相点
L M’
f=2
LA
C
E L A B, f 0
特点： 两个组分在液态时能以任何比例互溶，形成单相溶液；但在
固态时则完全不互溶，二个组分各自从液相中分别结晶。 组分间无化学作用，不生成新的化合物
• 以组成为M的配料加热到高温完全熔融，然后平衡冷却析晶。
M的熔体M’
T=T，L p=1, f = 2
FLASH
t=TC, C点
液相开始对A 饱和，L+A
二元相图
热力学与相平衡第二部分
元相图的基本类型
二元系统：c=2
相律 f c p 1 3 p
pmin 1, fmax 2
温度、浓度
fmin 0, pmax 3
不可能出现4相 或更多相平衡
具有一个低共熔点的简单二元相图
液相线
A的熔点
B的熔点
A和B的二元低共熔点
固相线
4个相区：
L、L+A、 L+B、A+B
平衡冷却过程
FLASH
熔体2 Tk
T，L p=1, f=2
LB p=2, f=1
LP+ B C p=3, f=0
TP
TE 低共熔点 析晶结束
液相点在P点不 变，液相量在减 少，同时固相组 成中B晶体在不 断减少，C晶体 在不断增加，至 D点B晶体被回吸 完毕
第二章晶态和非晶态材料
液晶显示技术的发展主要分四个阶段： 第一代为动态散射（DSM）液晶显示器； 第二代是扭曲向列（TN）液晶显示器； 第三代超扭曲（STN）液晶显示器； 第四代薄膜晶体管（TFT）液晶显示器。
液晶显示器的关键部分是液晶板，在液晶板产品中， 较为先进的产品应属TFT-LCD(半导体薄膜晶体管 液晶板)。由于液晶显示器工作原理的自身因素， 虽然LCD有健康、环保、低辐射、低能耗等优点， 但LCD液晶板的视角、色饱和度、亮度及反应速度 等方面的缺陷一直是困扰液晶显示屏普及的问题。
商品锂离子电池正极材料多用LiCoO2，但Co价格昂 贵、有毒。
现在研制的低成本替代产品：层状结构的 LiNiO2 （合成条件苛刻，热稳定性差，不安全）；尖晶石 结构的LiMn2O4（充电过程中存在着严重的容量衰 减现象）。
对这些电极材料的掺杂改性就是制成非整比化合物 晶体：LiNixCo1-xO2；Li1+xMn2O4；LiScxMn2-xO4。
目前已知的液晶都是有机化合物，分子的形状有 长棒形和圆盘形两种，长棒形液晶材料较早地被 应用，均六苯酚的酯类化合物具有盘状液晶性质。
几种液晶化合物的相转变温度
2.4.4 液晶显示技术 LCD
19世纪末，奥地利植物学家莱尼兹发现了液晶，并发现液 态晶体分子排列有一定的顺序，这种顺序在电场的作用下 会发生变化，从而影响它的光学性质，人们把这种现象称 为电光效应；
晶体熔化时会产生两种无序作用：平动作用和转动作用。
液晶是先熔化失去平移对称性，进一步升高温度后产生转动。 塑晶是先进行转动，这时从统计的角度看依然保持平移对称 性，再升温后熔化而失去平移对称性。
塑晶：在塑晶中分子的重心依然保持周期性的点阵
结构，仍具有晶体的平移对称性，本质上仍是晶体。
材料力学(II)第二章-材料力学-孙训方
加。
30
1. 当Fs<F<Fu (Fu为整个C 截面上的＝s时的荷载)时。
随F的增加，max＝s(M=Ms)的截面由C截面向左、右两侧 扩展，塑性区向中性轴处扩展，弹性区的高度为2ys(图b)， C截面的弯矩为
h/2 ys y h 2 ys2 M 2 ( s b d y) y sb d y y b( ) s ys ys 4 3 0
gs
(d)
d
T
假设，其g 的变化规律如图d所示。根
据图b所示的~g关系， 的分布规律如 图e所示，即靠近边缘处已进入塑性状
s
态，其余部分仍处于弹性状态。设弹 性区的直径为ds。取dA=2pd，扭矩 为
d /2 πd s3 T s 2 π 2 s d ds / 2 16 π s 4d 3 d s3 (2) 48
得 2. 求 St、Sc
y 70 mm
1 70 50 37104 mm3 2 Sc 50 250 70 250 70 / 2 81104 mm3 S t 160 5070 50 / 2 50 70 50
3. 求 Mu
M u sWs s St Sc 235 37104 81104 277.3 kN m
的应力增加，直到1、2杆也发生屈服(1=2=s)，整个结构屈
服，从而丧失承载能力。这种状态称为极限状态，相应的荷 载为极限荷载，用Fu表示。令FN1= FN2 = FN3 =s A，由结点A 的平衡方程得
Fu s A1 2 cos
极限荷载和屈服荷载的比值为
(5)
Fu 1 2 cos Fs 1 2 cos3
式中，St、Sc分别表示受拉区和受压区面积对中性轴z的静矩，
材料物理性能
2.本征半导体的迁移和电阻率
自由电子和空穴热运动，在外电场的作用下做定 向漂移运动，形成电流。漂移过程中不断碰撞，有一 定的漂移速度。 迁移率：单位场强下，载流子的平均漂移速度。
分别用μn和μP分别表示自由电子和空穴的迁移率。
（1）迁移率与外电场强成正比。 （2）自由电子的迁移率较空穴高。 （3）能带宽度大的迁移率低。 本征半导体电阻率：
金属导体的能带分布特点:无禁带 导带 价带 价 带 （ 导 带 ）
第一种：价带和导带重叠。 第二种：价带未被价电子填满，价带本身就是导带。
这两种情况下的价电子就是自由电子，所以金属 即使在温度较低的情况下仍有大量的自由电子，具有 很强的导电能力。
非导体的能带分布特点:有禁带
在绝对零度时，满价带和空导带，基本无导电能力。
绝缘体:
禁带宽度大。在室温下，几乎没有价电子能跃迁 到导带中去，故基本无自由电子和空穴，所以绝缘体 几乎没有导电能力。
2.4 金属的导电性
2.4.1 金属导电的机制与马基申定律
金属导电的机制： 经典理论 在外电场的作用下，自由电子在导体中定向移动。 量子理论
在外电场的作用下，自由电子以波动的形式在晶 体点阵中定向传播。
2.8.2 半导体中的能量状态—能带
原子结合状态：价电子共有的共价键。 以Si为例：
单原子能级：3s2 3p2 ,3p 中有4个电子空位。
若有 N 个原子的无缺陷硅单晶：
能带：共价键结合后，能级分裂成满带和空带
满带： 4N 个价电子全部占满，能量 EV 。 空带：有 4N 个空位，没有电子，能量 EC 。 禁带：
2.5.2 金属化合物的导电性
两种金属的原子形成化合物 时，由于原子键合的方式发生本 质变化，使得化合物的电阻较固 溶体大大增大，接近于半导体的 导电性。 原因 部分结合方式由金属键变为 共价键或离子键。
材料物理教材
材料物理教材材料物理是研究物质的结构、性质和功能的科学，是物理学的一个重要分支。
材料物理教材是学生学习材料物理知识的重要工具，也是教师教学的依据。
本教材旨在系统介绍材料物理的基本概念、理论和应用，帮助学生建立对材料物理的全面认识，培养学生的科学思维和创新能力。
第一部分，材料的基本概念。
材料是构成物体的实物基础，是物质的一种形态。
材料的基本概念包括材料的分类、结构和性质等内容。
在本部分，我们将介绍材料的分类方法，包括金属材料、非金属材料和功能材料等；材料的结构，包括晶体结构和非晶结构；材料的性质，包括力学性能、热学性能、电学性能和磁学性能等。
通过对材料基本概念的学习，学生可以建立对不同材料的认识，为后续学习打下坚实的基础。
第二部分，材料物理的基本理论。
材料物理的基本理论是理解材料行为和性能的重要工具。
本部分将介绍材料物理的基本理论，包括晶体学、热力学、统计物理和固体物理等内容。
学生将通过学习晶体学了解晶体的结构和性质，通过学习热力学了解材料在热平衡状态下的行为，通过学习统计物理了解材料微观结构与宏观性能之间的关系，通过学习固体物理了解材料的电学、磁学和光学性能。
这些基本理论将帮助学生深入理解材料的本质和行为规律。
第三部分，材料物理的应用。
材料物理的应用是将材料物理理论应用于工程实践的重要手段。
本部分将介绍材料物理在材料加工、材料设计和材料性能测试等方面的应用。
学生将通过学习材料加工了解材料的成型和加工技术，通过学习材料设计了解材料的选择和设计原则，通过学习材料性能测试了解材料性能的测试方法和标准。
这些应用知识将帮助学生将理论知识转化为实际应用能力，为未来从事材料科学和工程技术打下基础。
结语。
材料物理教材的编写旨在帮助学生全面了解材料物理的基本概念、基本理论和应用，培养学生的科学思维和创新能力。
希望学生通过学习本教材，能够对材料物理有一个全面而深入的认识，为未来的学习和工作打下坚实的基础。
同时，教师可以根据本教材的内容和结构，设计和开展丰富多彩的教学活动，提高教学效果。
超材料2
基于电阻膜的宽频带超材料吸波体的设计∗顾 超1) 屈绍波1)2)† 裴志斌1) 徐 卓2) 林宝勤1)周 航1) 柏 鹏3) 顾 巍4) 彭卫东3) 马 华1)1)(空军工程大学理学院,西安 710051)2)(西安交通大学电子陶瓷与器件教育部重点实验室,西安 710049)3)(空军工程大学综合电子信息系统与电子对抗技术研究中心,西安 710051)4)(成都理工大学工程技术学院,乐山 614300)(2010年9月29日收到;2011年3月24日收到修改稿) 基于电阻膜设计了一种宽频带、极化不敏感和宽入射角的超材料吸波体.该吸波体的结构单元由六边形环状电阻膜结构、介质基板和金属背板组成.仿真得到的反射率和吸收率表明,该吸波体在7.0—27.5GHz 之间对入射电磁波具有宽频带的强吸收,证实了电路谐振相对于电磁谐振易于实现宽带吸波.仿真得到的不同极化角和不同入射角下超材料吸波体的吸收率表明,该吸波体具有极化不敏感和宽入射角特性.仿真得到的基板和电阻膜对超材料吸波体吸收率的影响表明,电阻膜结构和金属背板之间形成的电容以及电阻膜结构的电阻都存在一个最佳值,此时电路谐振最强、吸收带宽最大.关键词:电阻膜,电路谐振,宽频带,超材料吸波体PACS :78.20.Ci,41.20.Jb∗国家自然科学基金(批准号:60871027,60901029,61071058)、国家重点基础研究发展计划(批准号:2009CB623306)和陕西省自然科学基金(批准号:SJ08F01)资助的课题.†通讯联系人.E⁃mail:Qushaobo@1.引言电磁超材料[1]是指一些具有超常物理性质的人工复合结构或复合材料.根据等效媒质理论[2],可以用等效介电常数和等效磁导率来描述超材料的电磁特性.通过调节超材料单元的结构参数,能够设计出具有任意等效介电常数和等效磁导率的超材料[3].基于这种思想,2001年Shelby 等[4]首次用负折射实验证实了左手材料的存在,2003年“完美”平板成像[5]的概念被提出来,2006年世界上第一件“隐身衣”[6]问世.在之前的设计中,研究人员提出了许多方法来尽量避免超材料的损耗(例如采用增益补偿媒质[7]),但是超材料的损耗可能在吸波中具有潜在的应用.2008年,Landy 等[8,9]基于电磁谐振设计出“完美”超材料吸波体.随后,研究人员又设计出极化不敏感[10]和宽入射角[11,12]的超材料吸波体.虽然上述超材料吸波体具有极强的吸波能力,但其吸波主要依赖于金属结构的电磁谐振,因而带宽极窄.为了拓展超材料吸波体的带宽,加载集总元件的宽带超材料吸波体[13]被提出来,但其成本过高且加工复杂.本文基于电阻膜设计了一种宽频带、极化不敏感和宽入射角的超材料吸波体.其主要优点是易于实现宽带吸波,且成本低、加工简单.仿真结果表明,该超材料吸波体在7.0—27.5GHz 之间对入射电磁波具有极化不敏感和宽入射角的强吸收.2.理 论超材料吸波体的吸收率A (ω)可以表示为A (ω)=1-R (ω)-T (ω),其中R (ω)是反射率、T (ω)是传输率.因为金属背板的存在,T (ω)=0,所以吸收率仅由反射率R (ω)决定,反射率R (ω)取决于超材料吸波体的表面阻抗[14]与自由空间的阻抗匹配程度.传统的超材料吸波体大多依赖于金属结构的电磁谐振(相对于频率的变化极不稳定),其表面阻抗只能在谐振频率附近极窄的频带内与自由空间阻抗匹配,因而带宽极窄.为了实现宽频带的超材料吸波体,可以用电阻膜结构替代金属结构,将电磁谐振转化为电阻膜结构、基板和金属背板之间的电路谐振.因为电路谐振相对于频率的变化比较稳定,其表面阻抗能在谐振频率附近很宽的频带内与自由空间阻抗匹配,从而可以用来实现宽带吸波. 3.结构设计本文设计的超材料吸波体的结构单元由六边形环状电阻膜结构、介质基板和金属背板组成,如图1所示.利用商业电磁分析软件CST MicrowaveStudio2008对所设计的超材料吸波体进行仿真,仿真模型如图1(c)所示.x⁃z和y⁃z平面边界设为周期性边界,x⁃y平面边界(+z方向)设为端口.优化后的超材料吸波体的结构参数如下:六边形单元的周期p=5.5mm,六边形环状电阻膜边长a=5mm,六边形环状电阻膜宽度w=2mm,基板厚度t=4 mm,电阻膜的方块电阻R=70Ω(将碳黑、水和乳液按一定比例配成乳状液体,采用喷涂工艺制备电阻膜,电阻膜的方块电阻可由喷涂的厚度来控制),介质基板为多孔泡沫(εr=1).图1 超材料吸波体的结构示意图 (a)六边形环状电阻膜结构,(b)介质基板,(c)仿真模型, (d)阵列正视图4.仿真及分析利用CST的频域求解器,可以计算出与频率相关的S参数(S11).通过R(ω)=|S11|2和A(ω)= 1-R(ω),可以分别计算出超材料吸波体的反射率和吸收率,所得结果如图2所示.由图2可以看出,在7.0—27.5GHz之间,超材料吸波体的反射率小于10%、吸收率大于90%,吸收率大于90%的相对带宽为118.8%.仿真结果表明,电阻膜结构、基板和金属背板构成的电路谐振相对于频率的变化比较稳定,其表面阻抗能在很宽的频带内与自由空间阻抗匹配,可以用来实现宽带吸波.另一方面,该超材料吸波体是极化不敏感和宽入射角的,这一点可由超材料吸波体在不同极化角和不同入射角下对横电波和横磁波的吸收率看出,所得结果如图3所示.计算中采用了商业电磁分析软件CST Microwave Studio2008的周期性边界和频域求解器,模数设为2(一个是横电模,一个是横磁模).由图3(a)和(b)可以看出,对于横电(或横图2 仿真得到的超材料吸波体的反射率和吸收率磁)波,极化角在0°—90°变化时吸波体的吸收率变化非常小,表明该吸波体具有极化不敏感特性.由图3(c)和(d)可以看出,在7.0—27.5GHz之间,横电波在入射角小于45°时吸波体的吸收率无明显变化,横磁波在入射角小于35°时吸波体的吸收率无明显变化,表明该吸波体具有宽入射角特性.进一步研究了基板的介电常数、厚度与电阻膜的方块电阻、宽度等因素对超材料吸波体吸收率的影响,所得结果如图4所示.由图4(a)可以看出,随着基板介电常数εr的增大,吸收频带的高频部分逐渐缩小、低频部分基本不变.由图4(b)可以看出,随着基板厚度t的逐渐增大,吸收频带的高频部分逐渐减小、低频部分变化不大.仿真结果表明,电阻膜结构和金属背板之间形成的电容达到一个最佳值时,电路谐振达到最强,吸收带宽最大.由图4(c)可图3 仿真得到的超材料吸波体在不同极化角和不同入射角下的吸收率 (a)不同极化角下超材料吸波体对横电波的吸收率,(b)不同极化角下超材料吸波体对横磁波的吸收率,(c)不同入射角下超材料吸波体对横电波的吸收率,(d)不同入射角下超材料吸波体对横磁波的吸收率图4 仿真得到不同条件下超材料吸波体的吸收率 (a)采用不同介电常数的基板,(b)采用不同厚度的基板,(c)采用不同方块电阻的电阻膜,(d)采用不同宽度的电阻膜以看出,随着电阻膜方块电阻R的增大,90%的吸收带宽先增大、后减少.由图4(d)可以看出,随着电阻膜宽度w的增大,90%的吸收带宽先增大、后减少.仿真结果表明,电阻膜形成的电阻也存在一个最佳值,此时电路谐振最强、吸收带宽最大.5.结 论本文基于电阻膜设计了一种宽频带、极化不敏感和宽入射角的超材料吸波体.仿真得到的超材料吸波体的反射率和吸收率表明,电阻膜结构、基板和金属背板构成的电路谐振相对于频率的变化比较稳定,其表面阻抗能在很宽的频带内与自由空间阻抗匹配,可以用来实现宽带吸波.仿真得到的不同极化角和不同入射角下超材料吸波体的吸收率表明,该吸波体具有极化不敏感和宽入射角特性.仿真得到的基板和电阻膜对超材料吸波体吸收率的影响表明,电阻膜结构和金属背板之间形成的电容以及电阻膜结构的电阻都存在一个最佳值,此时电路谐振最强、吸收带宽最大.[1]Caloz C,Itoh T2006Electromagnetic Metamaterials:Transmission Line Theory and Microwave Applications:TheEngineering Approach(New Jersey:John Wiley&Sons,Inc.)pp2,3[2]Smith D R,Pendry J B2006J.Opt.Soc.Am.B23391[3]Chen X D,Grzegorczyk T M,Wu B I,Pacheco J J,Kong J A2004Phys.Rev.E70016608[4]Shelby R A,Smith D R,Schultz S2001Science29277[5]Smith D R,Schurig D,Rosenbluth M,Schultz S,RamakrishnaS A,Pendry J B2003Appl.Phys.Lett.821506 [6]Schurig D,Mock J J,Justice B J,Cummer S A,Pendry J B,Starr A F,Smith D R2006Science314977[7]Govyadinov A A,Podolskiy V A,Noginov A2007Appl.Phys.Lett.91191103[8]Landy N I,Sajuyigbe S,Mock J J,Smith D R,Padilla W J2008Phys.Rev.Lett.100207402[9]Tao H,Landy N I,Bingham C M,Zhang X,Averitt R D,Padilla W J2008Opt.Express167181[10]Landy N I,Bingham C M,Tyler T,Jokerst N,Smith D R,Padilla W J2009Phys.Rev.B79125104[11]Tao H,Bingham C M,Strikwerda A C,Pilon D,ShrekenhamerD,Landy N I,Fan K,Zhang X,Padilla W J,Averitt R D2008Phys.Rev.B78241103[12]Avitzour Y,Urzhumov Y A,Shvets G2009Phys.Rev.B79045131[13]Gu C,Qu S B,Pei Z B,Zhou H,Xu Z,Bai P,Peng W D,LinB Q2010Chin.Phys.Lett.27117802[14]Li Y X,Xie Y S,Zhang H W,Liu Y L,Wen Q Y,Ling W W2009J.Phys.D4*******Design of a wide⁃band metamaterial absorberbased on resistance films∗Gu Chao1) Qu Shao⁃Bo1)2)† Pei Zhi⁃Bin1) Xu Zhuo2) Lin Bao⁃Qin1) Zhou Hang1) Bai Peng3) Gu Wei4) Peng Wei⁃Dong3) Ma Hua1)1)(College of Science,Air Force Engineering University,Xi’an 710051,China)2)(Key Laboratory of Electronics Ceramics and Devices of Ministry of Education,Xi’an Jiaotong University,Xi’an 710049,China)3)(Research Center of Synthetic Electronic Information System and Electronic Countermeasure,Air Force Engineering University,Xi’an 710051,China)4)(College of Engineering and Technology,Chengdu University of Technology,Leshan 614300,China)(Received29September2010;revised manuscript received24March2011)AbstractA wide⁃band,polarization⁃insensitive and wide⁃angle metamaterial absorber is presented,which is based on resistance films.A unit cell of the absorber consists of a hexagonal resistance film,a substrate and a metal backboard. Simulated reflectances and absorbances indicate that this absorber has a wide⁃band strong absorption for the incedent wave from7.0GHz to27.5GHz,indicating that electrocircuit resonances are more suited to realize a wide⁃band strong absorption than electromagnetic resonances.Simulated absorbances under different polarization angles and different incident angles show that this absorber is polarization⁃insensitive and angle⁃wide.Simulated influence of substrate and resistance film on the absorbance of the absorber indicates that there exist optimal values for the capacitance between the resistance film and the metal backboard and for the resistance of the resistance film,where electrocircuit resonances are strongest and the absorption band is widest.Keywords:resistance film,electrocircuit resonance,wide⁃band,metamaterial absorberPACS:78.20.Ci,41.20.Jb∗Project supported by the National Natural Science Foundation of China(Grant Nos.60871027,60901029,61071058),the State Key Development Program for Basic Research of China(Grant No.2009CB623306)and the Natural Science Foundation of Shaanxi Province,China (Grant No.SJ08F01).†Corresponding author.E⁃mail:Qushaobo@。
材料物理性能 第二部分 材料的断裂
脆性断裂 是材料断裂前没有明显的宏观塑性变形,没有明显的迹象，往往
表现为突然发生的快速断裂过程。 根据断裂时应力和时间的关系，断裂大致可以分为两大类： 一类称为瞬时断裂，指的是在以较快的速率持续增大的应
力作用下发生的断裂； 另一类称为延迟断裂，包括材料在以缓慢的速率持续增大
的外力作用下发生的断裂、材料在承受恒定 外力作用一段 时间之后发生的断裂以及以及材料在交变荷载作用一段时 间之后发生的断裂等。延迟断裂有时也称为疲劳断裂
2、Griffith的理论推导 裂纹的存在使得实际材料的断裂强度σC低于理论结合强σth
Griffith从能量平衡的观点出发，认为 裂纹扩展的条件是：物体内储存的弹性 应变能的减小大于或等于开裂形成两个 新表面所需增加的表面能。反之，裂纹 不会扩展。即物体内储存的弹性应变能 的是裂纹扩展的动力
外力力做功 弹性应变能
实际断裂强度c
2 c E
临界情况 c
c
E
4c
裂纹的存在使得实际材料的断裂强度σC低于理论结合强σth。 裂纹扩展条件为：
2
c a
E a
实际材料中存在的微裂纹或缺陷端部处的应力状态比Inglis所 考虑的椭圆孔的情况要复杂 得多。因此，Griffith的微裂纹理 论是从能量的角度出发研究裂纹扩展条件的。
当
<
时为稳态状态，裂纹不会扩展；
反之，为失稳定状态，裂纹发生迅速扩展；
当：
=
则为裂纹扩展的临界状态。
因为：
则，平面应力状态的临界应力为：
c
2E C
平面应变状态的临界应力为：
c
2E (1 u2 )c
Griffith推导的结果与（2.12）基本一致，只系数稍有差别，与 （2.6）理论强度公式类似。（2.6）中a为原子间距，而上式中c 为裂纹半长，可见使a、 c在同一数量级，就可以使材料达到理论 强度
第2章_材料的结构--第2节-晶面晶向指数讲解
29
{123} (123) (1 23) (123) (123) (132) (1 32) (132) (132) (231) (231) (231) (23 1) (213) (213) (2 1 3) (213) (312) (312) (3 1 2) (312) (321) (321) (321) (32 1)
X/a：Y/b：Z/c＝u：v：w
(5) 列括号［ｕｖｗ］，[u v w]即为待定晶向的晶向指 数。若晶向上一坐标值为负值则在指数上加一负号。不加 逗号
[U V W] —— 晶向Miller指数
e.g., x-axis [100] y-axis [010] z-axis [001]
[111]
[110]
晶面族中等价晶面的个数用于多晶x射线衍射中多重性因 子的表示。
28
立方晶系： {111}=(111)+(T11)+(1T1)+(11T)+(
TT1)+(1TT)+(T1T)＋(TTT)
Total: 8
立方晶系：
{112} (112) (1 12) (1 1 2) (112) (121) (1 21) (121) (12 1) (211) (211) (2 1 1) (21 1)
(2) 若晶面指数相同，但正负符号相反，则两晶面是以点为 对称中心，且相互平行的晶面。如（110）和（TT0）互 相平行。 （100）与（ 00）平行的晶面,方向相反。
（3） 晶面指数是截距系数的倒数，因此，截距系数越大， 则相应的指数越小，而当晶面平行某一晶轴时，其截距 系数为∞，对应的指数为1/∞＝0.
声学超材料
1超材料1.1概述超材料(Metamaterials)指的是一种特种复合材料或结构，通过在材料关键物理尺寸上进行有序结构设计，使其获得常规材料所不具备的超常物理性质。
超材料由自然材料制成的“积木块”(尺寸为微毫米级)构成。
这些“积木块”称为人工原子(meta-atoms)，当不同的人工原子组合在一起时，会形成单个人工原子所没有的材料属性和功能特征。
一般情况下，常规自然材料的物理属性取决于构成材料的基本单元及其结构，例如原子、分子、电子、价键、晶格等。
这些基元与显微结构之间存在关联影响。
因此，在材料设计中需要考虑多种复杂的物性因素，而这些因素的相互影响也往往限定了材料性能固有极限。
为此，超材料设计从根本上摒弃了自然原子设计所囿，利用人工构筑的几何结构单元，在不违背物理学基本定律的前提下，以期获得与自然材料迥然不同的超常物理性质的新材料。
简言之，超材料是一大类型人工设计的周期性或非周期性的微结构功能材料，具有超越天然材料属性的超常物理性能。
超材料借助人工功能基元构筑的结构设计源起于(但不限于)对自然材料微结构的模仿，从而获得为人类所希冀的负折射、热隐身、负刚度、轻质超强等天然材料所不能呈现的光、热、声、力学等奇异性能。
从这个角度讲，超材料的结构设计理念具有方法论的意义，解除了天然材料属性对创造设计的束缚。
尽管这一理念早在上个世纪就已在电磁领域初具雏形，不过直至近十年来，方才开启研发电磁波的调控，以实现负折射、完美成像、完美隐身等新颖功能。
随着先进制造技术的进步，具有更多样化、更新奇力学特性的力学超材料物理模型也相继不断展现。
尤其是当超材料的个性化独特微结构设计与3D打印制造技术形成了完美的契合之时，两者之间相互整合协同创新，正开启全面推进材料创新设计和制造的新格局。
1.2超材料类型及研究现状材料的属性，不是仅仅由一种物性决定，也不是几种晶体学特性的总和，或是一系列的微尺度晶界工程特性来决定的，而是由材料晶体结构各个单元之间的本构关系，也就是不同晶格单元之间如何组合的结构拓扑关系所决定的，而这些外在表现出来的宏观物理学的行为属性，发挥着其应有的可利用价值。
材料力学第二章轴向拉伸与压缩习题答案
解：
设每个螺栓承受的剪力为 ，则由
可得
螺栓的切应力
MPa MPa
∴螺栓满足剪切强度条件。
3-11图示矩形截面木拉杆的接头。已知轴向拉力 ，截面的宽度 ，木材顺纹的许用挤压应力 ，顺纹的许用切应力 。试求接头处所需的尺寸l和a。
解：
1．求支反力，作剪力图和弯矩图。
，
2．按正应力强度条件选择工字钢型号
由 ≤ ，得到
≥
查表选 14工字钢，其
， ，
3．切应力强度校核
满足切应力强度条件。
∴选择 14工字钢。
5-17图示木梁受移动载荷 作用。已知木材的许用正应力 ，许用切应力 ， ，木梁的横截面为矩形截面，其高宽比 。试选择此梁的横截面尺寸。
≤
可得 ≤ ①
D点受力如图(b)所示，由平衡条件可得：
CD杆受压，压力为 ，由压杆的强度条件
≤
可得 ≤ ②
由①②可得结构的许用载荷为 。
3-8图示横担结构，小车可在梁AC上移动。已知小车上作用的载荷 ，斜杆AB为圆截面钢杆，钢的许用应力 。若载荷F通过小车对梁AC的作用可简化为一集中力，试确定斜杆AB的直径d。
截面上的剪力和弯矩为： ，
2．求1-1横截面上a、b两点的应力
5-10为了改善载荷分布，在主梁AB上安置辅助梁CD。若主梁和辅助梁的抗弯截面系数分别为 和 ，材料相同，试求a的合理长度。
解：
1．作主梁AB和辅助梁CD的弯矩图
2．求主梁和辅助梁中的最大正应力
主梁：
辅助梁：
3．求 的合理长度
材料力学第2章-拉压4
Ab s =
h——平键高度 l——平键长度
hl 2
F
b
l
F
h
拉伸与压缩/连接部分的强度计算 2、柱面接触（如铆钉）：挤压面面积为实际的承压面积在其直径 平面上的投影。 挤压强度条件：
bs
Fb A bs
F
[
bs
]
F
Ab s = d d
d——铆钉或销钉直径，
——接触柱面的长度
拉伸与压缩/连接部分的强度计算
A´
l2 l3
物理关系
l3 F N 3 l3 E 3 A3 l1 l 2 F N 1 l1 E 1 A1
FP
,
拉伸与压缩/拉压超静定问题
将物理关系代入变形协调条件得到补充方程为：
解：地桩所受外载为轴载，且在F和摩擦力共同 作用下平衡。 即：
F y ky d y F k
2 0
l
l
3
F 0
3
则：
FN ( y )
k
3F l
3
f
y 0
3F l
3
y
2
轴力方程为： 求地桩的缩短量δ：
l
FN ( y )
f dy
Fy l
3
3
y
l AB l AC 整理得 A y A A tan 3 0 co s 4 5 co s 3 0
1 tan 3 0 1 .3 6 6 m m
2-9 图示为打入土中的混凝土地桩，顶端承受载荷F，并由作用于地桩的摩擦力所支持。设沿 地桩单位长度的摩擦力为 f，且 f =k y2，式中，k为常数。试求地桩的缩短量δ 。已知地桩的 横截面面积为A，弹性模量为E，埋入土中的长度为l。
2复合左右手传输线超材料
复合左右手传输线超材料超材料是人造结构，能够用来展现自然界中不常见的特定电磁特性。
同时带有负介电常数（ε）和负磁导率（μ）的材料，通常被称为左手（LH）材料，这在最近受到了科学界和工程集体的普遍关注。
《科学》杂志乃至把左手材料（ LHMs ）称为2003年十大科学冲破之一。
左手材料的专门性能使新的应用，概念和设备取得了进展。
在这篇文章中，左手材料最大体的电磁性能和这些材料的物理实现方式是成立在一样传输线(TL)分析方式的基础上。
一样传输线的分析方式能专门好的分析左手材料的物理现象，而且是左手材料应用的高效设计工具。
左手材料模型被以为是一个加倍普遍的左/右手材料复合模型，这其中也包括了在实际自然界中发生的右手效应。
这在左右手传输线的一维和二维的表征，设计和实施中取得了验证。
另外，这还在基于左右手传输线的微波器件中取得了表现。
左手材料（LHMs）左手材料的概念最先是由俄国的物理学家Veselago在1967年提出来的（Veselago的文章在1968年被翻译成英文，翻译文献误把1964年作为最先的发布年限）。
Veselago在文章中推测了左手材料的存在并预测了他们独特的电磁特性比如斯涅尔定理的逆定理、多普勒效应和瓦维洛夫切伦科夫效应（快速通过媒介的粒子会产生辐射）。
Veselago展现了左手材料在一个左手黑盒子里的电场、磁场和电磁波矢量。
结果显示，左手材料能够传导群速度和相速度反平行的电磁波。
因此，在左手材料中，当能量从源流出以知足因果关系时，波前将向源移动，这是一个以负折射率相关的现象。
尽管Veselago预言了左手材料的存在，但一直到30年后才由美国加利福尼亚大学圣迭戈分校（UCSD）的一个科学小组通过实验验证。
他们的左手材料包括铜开环谐振器（ SRRS ）和细铜线，别离提供负磁导率和负介电常数。
通过成立一个楔形结构并基于他们的铜开环谐振器，该小组提出了负折射率的概念。
麻省理工大学技术学院的一个小组重复了那个实验，证明了加利福尼亚大学圣迭戈分校小组的研究结果。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
超颖材料面临的挑战
• 由于超颖材料的负折射性只是在一定的频率范围内有效， 在利用超颖材料的特性时受到波频率的限制，该隐形斗篷 同样也不例外，在该实验中利用了微波，也只是对微波起
到了隐身的作用.
• 通常光波是由多种频段的波混合而成的，要想让一个物体 在人眼中“消失”，就需要隐身设备能够抵御所有波长的 光波，这是一个大难题，要求超颖材料能够在较宽的频段 内体现它的负折射性能，给超颖材料的研究提出了新的方
• • • • • V.G Veselago Sir John Brian Pendry , imperial college ,London. Professor David R. Smith ,Duke University Vladimir M. Shalaev , Perdue university. Xiang Zhang , University of California ,Berkeley.
向.
• 利用材料科学的原理，把各种功能材料引入“超材料”系 统，有可能获得具有新功能的超材料或器件。
7/24/2009
Shiv Ashish Kumar
7/24/2009
Shiv Ashish Kumar
The famous people in the world of meta material
• 试验结果和计算机的模拟结果符合的很好(圆环是隐形斗 篷的位置): （A）为理想情况下波的传播 （B）为尽量的接近实验实际情况下的模拟结果 （D）则是实验的实际结果
• 超颖材料甚至可以帮助我们实现罕见的天体物理现象。我 们知道，在爱因斯坦引力理论中，引力场可以用弯曲的时 空代替，光线在引力场中弯曲因为时间和空间是弯曲的。 在一个不随时间变化的时空中，电磁场感受到的弯曲时间 和空间可以用6个有效的函数描述，这六个函数恰好是介 电材料中的6个介电常数，另外6个函数即磁化率分别等于 6个介电常数。所以，电磁波在静态引力场的传播完全可 以用材料来模拟。
•
• Transformation media that turn a • narrow slit into a large window • Optics Express, 16(16): 11764-11768 (2008)
小窗户对于电磁波（光）的通透性质与大窗户是完全一样的
Opening the door to Hogwarts (穿墙术)
7/24/2009
Shiv Ashish Kumar
7/24/2009
Shiv Ashish Kumar
7/24/2009
Shiv Ashish Kumar
7/24/2009
Shiv Ashish Kumar
7/24/2009
Shiv Ashish Kumar
7/24/2009
Shiv Ashish Kumar
7/24/2009
Shiv Ashish Kumar
59
超材料制作的人工黑洞
• 一个静态黑洞产生一个静态引力场，所以原则上可以用超 颖材料来模拟黑洞。 今年10月份，《科学》杂志报道，东南大学的崔铁军 和程强等人就制造出这样的人工黑洞。他们在铜上刻出结 构，这样微波就可以感到类似引力场的介电结构。这个人 工黑洞由60层印刷电路板组成，是柱状的。 这不同于自然界中的黑洞，在太空中，一个不转动的 黑洞具有球对称性，而不是柱对称性。但这仅仅是技术上 的限制。
最新的几篇超材料文献
Applications
Watching your back !!
7/24/2009
7/24/2009
Shiv Ashish Kumar
Shiv Ashish Kumar
43
Silicon nanostructure cloak operating at optical frequencies Nature Photonics 3, 461 - 463 (2009)
Negative Refractive index in optics
7/24/2009
Shiv Ashish Kumar
50
Fig 12 (a) Experimental setup (not to scale). (b) Propagation vectors for positive and negative refraction. (c) –(f ) Microwave electric field maps in the far field region. (c) Negative and (e) positive refraction by the metallic PC prism for the incident beam along Γ→K (incident angle 30 ). WF(wave front) with respect to refracting surface. (d) Negative refraction for the incident beam along Γ→ M (incidence angle 60). (f ) Positive refraction by a polystyrene prism. In all the field maps, approximate area of each field map is 43 × 40 cm2. Parimi P., Lu W., et al. ,Phy. Rev. Lett. ,2004,92,127401
• 2006年10月，Smith等展示了这种隐身斗篷的雏形。
Science 314(5801): 977-980
பைடு நூலகம்•
D. Schurig等在实验中用到的“隐 形斗篷”，是由铜圈和超颖物质制 造的同心圆装置，它成功的将一个 放在中心的铜圆柱“隐藏”了起来。 该装置采用了周期排列SRRs，由 三层单位元构成的十个同心圆组成， 但是， 每一个同心圆的相关SRR 参数根据设计的要求是不同的。
Time Reversal and Negative Refraction，Science 322 (5898) 71 - 73
超材料参考文献
Veselago V.G. , Sov. Phys. Usp. ,1968,10,509 Pendry J.B. ,et al. , Phys. Rev. Lett. ,1996,76,4773 Pendry J.B. ,et al. , IEEE Trans. Microwave Theo. and Tech. ,1999,47,2075 Smith D.R. ,Willie J. ,et al. , Phys. Rev. Lett. ,2000,84,4184 Shelby R. ,Smith D.R. ,et al ,Science ,2001,292,77 Parazzoli C. G. ,Greegor R. B. ,et al , Phys. Rev. Lett. ,2003,90,107401