超材料doc
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。
超材料的设计与制备
超材料的设计与制备超材料是一种具有特殊结构和性能的材料，它能够通过精确控制材料的微观结构来实现对电磁波、声波、热传导以及其他物理现象的超常操作和控制。
超材料的设计与制备是实现其独特性能的核心关键。
本文将探讨超材料的设计原则和制备技术，并展望其在未来的应用前景。
一、超材料的设计原则超材料的设计是基于对电磁波的响应进行精确调控，所以需要遵循以下几个原则：1.互补性原则：通过组合两种或多种具有相反特性的材料，以达到预期的超材料性能。
例如，采用具有正电磁参数（介电常数为正，磁导率为负）的材料与具有负电磁参数的材料相互结合，可以实现负折射现象。
2.调控微观结构：超材料的微观结构对其性能具有决定性影响，因此需要通过精确控制材料的微观结构来达到所需的电磁响应。
常见的微观结构包括周期性结构、金属纳米颗粒阵列、引入缺陷结构等。
3.优化耦合效应：超材料的性能往往依赖于材料内部的相互作用效应，因此需要优化和调控这些效应来实现期望的性能。
例如，通过调节金属纳米颗粒的间距和尺寸，可以实现对超材料的电磁吸收特性的调控。
二、超材料的制备技术超材料的制备常常涉及到对材料的微观结构进行精确控制和组装。
目前常用的超材料制备技术主要包括以下几种：1.纳米加工技术：通过利用光刻、电子束曝光等技术，将材料加工成具有特定微观结构的纳米尺度的构件。
然后利用组装技术将这些构件有序排列起来，形成超材料。
2.自组装技术：利用材料本身的物理和化学性质，通过自组装过程形成所需的微观结构。
例如，通过表面处理使材料具有特殊的亲疏水性质，进而实现超材料的自组装。
3.多组分材料制备技术：通过混合不同种类的材料，利用溶液制备、共沉淀、化学气相沉积等方法，形成复合材料的超材料。
三、超材料在科技领域的应用前景超材料作为一种拥有特殊电磁响应性质的新型材料，具有广阔的应用前景。
以下是一些超材料在科技领域的应用研究方向：1.超透镜和超分辨率显微镜：利用超材料的负折射特性，可以实现超透镜和超分辨率显微镜的设计和制备，从而突破传统光学的分辨极限。
超材料的制造与应用
超材料的制造与应用随着科技的不断进步，人类对于掌握和利用材料的需求越来越迫切。
超材料作为新一代的材料技术，被广泛关注和研究。
它具有非常独特的结构和性质，能够在许多领域发挥重要的作用。
那么，究竟什么是超材料？超材料又是如何制造和应用的呢？超材料的概念超材料是一种由人工制造的具有特殊性质的材料，其主要特点是具有负折射率、不同于原材料的磁电响应等特性。
与传统的材料相比，它的特殊结构和组成使得其可以在光学、声学和电磁学等领域发挥独特的作用。
因此，在光学、纳米电子、微波技术和生物学等领域，都可以使用超材料来进行研究和应用。
超材料的制造超材料的制造较为复杂，主要涉及到两个方面：一方面是需要通过先进的制造技术来制造复杂的纳米结构，另一方面是需要通过选择合适的材料来实现特殊的性质。
因此，目前常用的制造方法主要有以下几种：1.光刻技术光刻技术是一种将光线投射到材料表面来形成二维或三维图形的技术。
在超材料的制造中，这种技术可以用来制造具有特殊形状的纳米结构。
比如，通过控制光刻机的曝光和显影过程，可以制造出各种形状的金属纳米结构，这些结构可以将光线向反方向传播。
2.纳米制造技术纳米制造技术是一种将材料制造到纳米尺度的技术。
在超材料制造中，这种技术可以用来制造一些非常微小的纳米结构。
通过这些结构，可以实现一些新型的光学特性，比如负折射率。
3.多材料复合技术多材料复合技术是一种将不同材料组合起来制造新型材料的技术。
在超材料制造中，这种技术可以被用来组合不同的材料，以实现特殊的磁电响应。
比如，在制造太赫兹层时，可以使用银和硅的复合材料，以实现太赫兹波的穿透和折射。
超材料的应用超材料由于具有特殊的结构和性质，因此在许多领域都可以发挥特殊的作用。
在光学领域，超材料可以用来制造超级透镜和超级薄板。
超级透镜可以将微小物体的图像放大数倍以上，超级薄板可以用来制造更加高效的太阳能电池。
在电磁学领域，超材料可以用来制造扩宽带隙材料和微波透镜。
超材料及其在传感领域的应用
超材料及其在传感领域的应用随着科技的发展，人类对新材料的探索与开发也越来越深入。
在这种背景下，超材料应运而生。
超材料，又称为人造介质、负折射材料、金属光子晶体等，是一种可以捕获和掌控电磁辐射的材料。
它拥有一种特殊的物理性质，使得它在光学、电子学、生物学等领域有着广泛的应用。
本文将重点介绍超材料在传感领域的应用。
一、超材料的概念及特点超材料是由具有一定规律的微观结构组成的人造材料。
它的微结构可以自由设计，可以用来控制电磁辐射的传输和散射。
超材料具有许多特殊的物理性质，例如负折射、透射率超过100%等。
超材料的特点有很多，其中最显著的是其材料结构的微观尺度远远小于电磁波的波长。
因此，当电磁波穿过超材料时，会发生“超常现象”。
这些现象包括负相位速度、负折射率、超透射等等。
二、超材料在传感领域的应用超材料在传感领域具有广泛的应用前景。
近年来，许多研究表明，超材料可以用来传感化学、生物和环境等方面的信息。
以传感器技术为例，可以将超材料微结构的特殊性质应用于制造高灵敏度的传感器，这种传感器具有在低浓度下进行分析的能力。
1. 生物传感器超材料在生物传感器方面具有重要的应用。
利用其特殊的微观结构，可以实现高灵敏度的分子探测和生物分析。
例如，可以将超材料制成纳米结构，用于探测生物分子的反应和变化，从而实现对分子的定量测量。
此外，可以利用超材料的负折射率、超透射的性质，进行高灵敏度的生物检测和成像。
2. 化学传感器超材料也可以应用于化学传感器中。
通过设计超材料的微观结构，可以实现特定化学物质的检测和定量分析。
例如，设计一种针对有机气体检测的超材料，在气体分子达到的时候，通过测量材料中所发生的变化来检测气体成分和浓度。
3. 环境传感器超材料在环境传感方面也有广泛的应用。
可以通过设计超材料微观结构实现环境中雾霾、PM2.5、温度、湿度等元素的检测。
例如，设计一种超材料用于监测环境中的有害气体和颗粒物，同时实现对温度和湿度的监测。
超材料
超材料——过去十年中人类最重大的十项科技突破之一狭义上超材料即指电磁超材料,电磁超材料具有超越自然界材料电磁响应极限的特性,能够实现对电磁波传播的人为设计、任意控制。
目前该材料被应用在定向辐射高性能天线、电磁隐身、空间通信、探测技术和新型太赫兹波段功能器件等方面。
看好电磁超材料在军工、通信和智能结构等方面的应用前景电磁超材料在军工领域的应用比较广泛,目前已应用的超材料产品包括超材料智能蒙皮、超材料雷达天线、吸波材料、电子对抗雷达、超材料通讯天线、无人机雷达、声学隐身技术等。
通信领域电磁超材料最具应用前景的就是无线Wi-fi网络,目前光启已进入该领域。
电磁超材料在智能结构中的应用主要有两类:地面行进装备用智能结构和可穿戴式超材料智能结构。
智能结构用电磁超材料的市场前景非常广阔A股超材料主题相关上市公司主要包括:国民技术(300077)、龙生股份(002625)、鹏博士(600804)和鹏欣资源(600490)等,建议重点关注国民技术、鹏博士和鹏欣资源。
超材料“Metamaterial”是21世纪物理学领域出现的一个新的学术词汇，近年来经常出现在各类科学文献。
拉丁语“meta-”，可以表达“超出…、亚…、另类”等含义。
对于metamaterial一词，目前尚未有一个严格的、权威的定义，各种不同的文献上给出的定义也各不相同。
但一般文献中都认为metamaterial是“具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料”。
迄今发展出的“超材料”包括：“左手材料”、光子晶体、“超磁性材料”等。
“左手材料”是一类在一定的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)。
近一两年来“左手材料”引起了学术界的广泛关注，曾被美国《科学》杂志评为2003年的"年度十大科学突破"之一。
1原理超材料的应用与原有的材料制备有很大的区别，以往是自然界有什么材料，就能制造出什么物品，而超材料完全是逆向设计，根据针对电磁波的具体应用需求，制造出具有相应功能的材料。
超材料在电子器件中的应用
超材料在电子器件中的应用一、引言超材料是一种具有极高性能的新型材料，它通过微观结构的设计和构造实现了在宏观尺度上的纳米特性，具有许多优异的物理特性，如负折射、各向异性、介电常数负值、超透镜效应等。
因此，超材料在光学、微波、电磁波等领域中得到了广泛的应用。
在电子器件中应用超材料，可以提高器件的性能，使其更加高效、可靠与稳定。
本文将分析超材料在电子器件中的应用。
二、超材料的基本特性超材料在电子器件中的应用，必须先了解超材料所具有的基本特性。
（一）各向异性超材料的各向异性是指在各个方向上，它的特性都不相同。
例如，它的电磁波速度不同，电磁波振幅不同等。
各向异性是由超材料内核电磁响应的方向导致的。
（二）介电常数负值介电常数负值是指在一定频率范围内，超材料的介电常数为负值。
这种现象违背了经典电磁学理论，成为超材料的一种显著特性。
（三）负折射超材料表现出的负折射，就是当它被光线穿过时，光线的传播方向与它传播的方向不同。
这种现象是由超材料的微结构所导致的。
三、超材料可以应用在许多种类的电子器件中，这里介绍其中两种，分别是天线和滤波器。
（一）天线超材料在天线中应用，可以提高天线的性能，这是由于它具有负折射和各向异性这两种特性。
具体地说，超材料可以在电磁波信号的收发过程中，实现自动调节和加强信号的传播和接收。
将超材料应用到天线上，可以实现光学控制运动的高速限制，并且防止电磁波从天线接收或发送器件中漏出。
（二）滤波器滤波器在电子器件中的应用十分广泛，可以在电磁波的收发过程中，区分不同的频率，并消除不必要的噪音。
超材料在滤波器中的应用，则体现了其介电常数的负值这一特性。
通过设计适当的结构，可以将滤波器的带宽调节到更广的范围。
当然，超材料滤波器同时也可以应用于增强带通信号或是阻止无线信号的干扰。
四、总结超材料是一种具有非常优异的物理特性的新材料，其在电子器件中的应用已成为近年来工程技术的研究和发展的焦点。
本文主要介绍了超材料在电子器件中的其中两个应用领域，即天线和滤波器。
超材料在光电学中的研究与应用
超材料在光电学中的研究与应用超材料是一种具有特殊结构和物理特性的材料，它可以通过人工设计和制备来实现对光的特殊控制，因此在光电学领域具有广泛的研究和应用前景。
本文将重点介绍超材料在光电学中的研究和应用方面的进展。
一、超材料的基本概念和特点超材料是由金属或其他导电材料和介质材料组成的，具有周期性结构的人工制作材料。
与自然界的材料相比，超材料具有几个显著的特点：1.负折射：超材料可以实现负折射现象，即在一些波长范围内，光线的传播方向与传统材料中的反向，这种特性可用来制作超透镜或超分辨显微镜。
2.阴隔波导特性：超材料结构可以实现阴隔效应，即几乎不透过光线的结构。
这种特性可以应用于光电子器件中的光波导、光开关和光窗等。
3.超透镜效应：超材料具有球面透镜的聚焦特性，可以实现超精细的像差校正，使得成像分辨率达到极高水平。
4.磁光学和电光学效应：超材料的导电材料可以与电磁场产生相互作用，实现磁光学和电光学效应。
这种特性被广泛应用于光电调制器和光纤器件中。
二、超材料在光电学研究中的应用1.光传感器：超材料可以通过改变材料的周期结构和组分来实现对光的选择性吸收，从而制备出高灵敏度、高选择性的光传感器。
这些传感器可用于环境污染检测、生物传感和光学信号处理等领域。
2.光谱分析：超材料能够通过调控材料的纳米结构和周期性来实现对光的分散和分光效果，从而实现高分辨率和高灵敏度的光谱分析。
这种特性在分子结构分析、材料成分检测和光学信号处理等领域有着重要应用。
3.光通信：超材料具有负折射和微纳结构设计的能力，可以用来制作超柔性的光纤和光波导器件，并且可以实现对光信号的高精度调制和传输。
这种特性在高速光通信和光网络传输中具有重要的应用。
4.激光技术：超材料可以通过结构和组分的设计来实现对激光的调制和控制，从而制备出高纯度、高能量密度的激光器件。
这种特性被广泛应用于激光微加工、激光成像和激光治疗等领域。
5.光能转换和太阳能电池：超材料具有良好的光散射和光吸收特性，可以实现对太阳光的高效吸收和转换。
超材料的制备和性能分析
超材料的制备和性能分析随着科技的不断进步，人们对材料的要求也越来越高。
超材料就是近年来备受关注的一种材料，它的制备和性能分析一直是学者们探究的热点之一。
本文将从超材料的定义和分类、制备方法、性能分析等方面对其进行讨论。
一、超材料的定义和分类超材料是指能够通过调控其结构和组成来实现特定的物理性质的一种材料。
具体来说，超材料可以实现负折射、超透过、非法拉第效应等特殊性质。
从材料的组成来看，超材料可以分为金属、介质和复合三类。
其中，金属超材料主要包括金属纳米粒子、表面等离子体等；介质超材料主要包括复合材料、光子晶体等；复合超材料则是金属和介质超材料的结合。
二、超材料的制备方法目前，超材料的制备方法主要包括六种：金属纳米粒子法、表面等离子体共振法、电磁场法、化学气相沉积法、热压制备法和3D打印制备法。
其中，金属纳米粒子法是较为常用的制备方法之一。
这种制备方法的基本原理是在溶液中，通过化学还原等方式制备金属纳米粒子。
然后，通过控制这些纳米粒子的排列方式和间距，从而实现相关的材料性质。
表面等离子体共振法是另一种常用的制备方法。
通过在表面上沉积金属导致表面等离子体共振效应，从而得到超材料。
电磁场法则是通过磁场和电场作用下实现材料的控制。
具体来说，可以通过电热作用或加热的方式对材料进行制备。
化学气相沉积法是通过在材料表面沉积金属和氧化物层来制备超材料。
热压制备法则是通过高温高压的方式使金属和介质分子相互交错，从而制备超材料。
3D打印制备法是最新的超材料制备方法。
通过3D打印技术，可以精密地控制超材料的微结构，从而获得制备质量更好的超材料。
三、超材料的性能分析超材料的性能分析是科学家们研究的重点之一。
超材料的性能分析包括特殊光学性质、电磁波吸收性能、压电性质等多个方面。
在特殊光学性质方面，超材料可以实现负折射、超透过、冬正调制、频率选择性等多种特殊光学性质。
在电磁波吸收性能方面，超材料可以实现高度拟合吸收材料，并可控制其频段和吸收峰值，使其具有广泛的应用前景。
超材料的基本原理及应用前景
超材料的基本原理及应用前景超材料是利用人工制造的材料特性来控制和调整电磁波的传播，使其具有一些非常有趣的特性，例如负折射率、负折射率、超透明度、超吸波性等。
这是因为超材料结构的周期性使其具有类似晶体的衍射和干涉效应。
超材料和超透镜技术的诞生，标志着人类的纳米科技迈向了一个新的里程碑。
随着人类对纳米科学研究的不断深入，超材料的研究和应用也越来越受到人们的关注。
超材料在光学、声学、电磁、力学等领域有广泛的应用前景。
一、超材料的基本原理超材料一个非常基本的原理是负折射率，负折射率可以实现光的反向传播，这是普通材料所不具备的特性。
要实现负折射率可以使用金属或其他导电材料制成的纳米结构，在特定的频率范围内，金属中的电子会和电磁波发生相互作用，使光和电子的相位变化是相反的。
超材料的另一个主要特性是超透明度，超透明度的原理是让电磁波在超材料内部形成多重干涉，以致于在某些频段内，电磁波无法被材料所吸收，而是被重新辐射出去。
二、超材料在光学方面的应用超透镜是超材料在光学领域的一项应用。
超透镜可以在纳米尺度上捕获图像，并且比普通的透镜有更高的分辨率和更短的焦距。
超透镜技术可以在医疗、生物技术等领域中实现更清晰和更高分辨率的成像。
另一个光学中的应用是超聚焦，超聚焦是一种利用超材料波动性和相干性的技术，其原理是将光线与物体表面的结构相互作用，以产生比传统透镜更细的聚焦点。
三、超材料在声学方面的应用超材料在声学方面的应用与其在光学中的应用类似。
根据材料的声折射率可将声波向后折射数倍，这样的超材料在障碍物声波成像和测量等方面有重要的应用。
此外，超材料还可以用于实现声波耳塞、降噪等应用。
四、超材料在电磁方面的应用超材料在电磁方面的应用是最为广泛和成熟的。
超材料可以用于制造隐身材料和吸波材料，有效地控制和消除电磁波。
隐身材料和超吸波性在电磁干扰、军事和电磁信息保护等方面有重要的应用前景。
此外，超材料还可以用于制造高效的太阳能电池，通过控制光的传播来提高太阳能电池的转化效率，并且可以用于制造散热材料，降低电子设备热量的损失。
超材料设计与制备
超材料设计与制备超材料是指具有优异性质的人工结构材料，其中这些性质大多是在自然界中不可能实现的。
例如，超材料可以具有负折射率、完美隐身性能、超导、扩音、等离子共振等特性，这些特性可以让材料在很多应用中大放异彩。
超材料技术已经在光电通信、生物医学、环境监测等领域中有广泛应用，是材料科学中的一个重要分支。
超材料的原理是通过一定的结构设计和制备工艺，制造出一些自然界不存在的物理特性，例如负折射率的实现就是利用了金属等天然材料在某些频段下的电磁特性，设计出了周期性的结构，使得光在结构中传播时可以被控制。
超材料的制备主要分为两种方式，一种是利用自下而上的自组装方法，另一种是通过微纳加工制备。
其中，自组装方法更适合大批量制备，而微纳加工制备则可以实现更加精细的控制。
超材料的应用已经广泛涉及到了很多领域，例如光学领域的超材料透镜、隐身材料、热释电红外探测器、生物医学领域的磁性共振成像、药物释放、电磁污染控制等。
随着超材料制备工艺的不断完善和新材料的不断推出，超材料的应用前景将会更加广阔。
超材料的设计和制备虽然在过去几年中已经有了很大的进展，但是还存在很多挑战和困难。
一个重要的挑战就是如何设计出更加有效的结构，并进行实验验证。
另一个是制备工艺的难度，尤其是在制备大面积的超材料时，往往需要解决尺寸控制和成本问题。
此外，超材料本身的性质复杂、异质性强，对于材料的计算和预测也带来了一系列的困难。
在解决这些挑战和困难的同时，超材料的进一步发展也面临着很多机遇和可能性。
随着新材料的推出和制备工艺的进一步完善，超材料将会在更多领域中得到广泛应用。
此外，随着机器学习和人工智能的不断发展，超材料的计算和预测也将会更加高效和准确。
总之，超材料是材料科学中的一个重要分支，可以实现自然界中不可能实现的物理特性，已经在很多领域中发挥着重要作用。
超材料的设计和制备面临着很多挑战和困难，但同时也存在很多机遇和可能性。
未来我们可以期待超材料技术的不断发展和应用，为人类创造更多的可能。
超材料简介课件
超材料在新能源技术中也有广泛的应用前景。例如，超材 料可以用于开发高效的光伏器件、太阳能电池等。
生物医学技术
超材料还可以用于生物医学技术领域，例如开发更加智能 和高效的医疗器械、药物载体等。
03
超材料的制备方法
纳米压印法
纳米压印法是一种常用于制备超 材料的纳米级复制技术。
该方法使用具有纳米级精度的模 具，将所需图案和结构压印到薄 膜材料上，以达到超材料的结构
。
纳米压印法具有高精度、高效率 和高重复性的优点，是制备超材
料的重要手段之一。
激光干涉法
激光干涉法是一种利用激光干涉图案 来制备超材料的方法。
这些图案可以转移到薄膜材料上，从 而制备出具有超材料特性的结构。
该方法 定形状和尺寸的干涉图案。
人造材料
随着科技的发展，人类开始制造出各种人造材料，如塑料、玻璃、陶瓷等。这些材料是由 人类通过化学反应和加工技术合成的。
超材料的起源
超材料是一种新型的材料，它不同于传统的天然材料和人造材料。超材料是由人类通过设 计和制造，具有超常的物理性能和功能的一种材料。超材料的设计和制造需要高水平的科 技和工程能力。
热导率调控
超材料可以通过改变内部结构或 添加特定元素来调控热导率，从 而实现热量的有效传导和散失。
热膨胀系数调控
超材料可以通过改变内部结构或添 加特定元素来调控热膨胀系数，从 而实现材料在不同温度下的稳定性 和适应性。
热电效应
超材料在温度梯度作用下可以产生 电势差，从而实现热能与电能的有 效转换和利用。
同的物理性能和功能。
03
超材料的制备方法
超材料的制备方法包括薄膜沉积、纳米加工、3D打印等技术。这些技
术可以制造出具有特定物理性能和功能的超材料。
超材料
超材料：科学与技术发展的一种新前沿摘要：超材料指的是一些具有自然界的天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料，在近十年来已经成为了材料科学、物理、化学以及工程学等学科的前沿发展方向。
本文对超材料的基本理论与原理、最新的进展以及未来的发展方向做了详细的介绍。
首先展示了超材料的基本原理与理论以及发展历程，其次针对最新发展做了介绍，包括超透镜、隐身斗篷和光子晶体以及超材料制备等。
最后，本文对超材料研究的未来发展方向与趋势作了详细讨论。
关键字：超材料负折射完美透镜光子晶体材料制造1引言在3000多年前，人类就掌握了制铜技术，并学会了制作较高性能的铜合金的方法。
在2000多年前人们又掌握了炼铁技术。
在20世纪六十年代，半导体材料飞速发展起来。
人们在利用这些材料基本是在原子与分子级别。
近些年来纳米技术又飞速的发展，在纳米尺寸级别人类又有很多重要的发现与发明。
超材料是一种与上面所介绍的材料都不一样的全新材料。
它提供了一种可以让人们随心所欲的制造具有许多特殊物理性质的全新思路与方法。
超材料的基本设计思路是以某种具有特殊功能的人工结构为基础。
例如，材料中所呈现的一些物理性质往往和材料结构中的关键物理尺度有关，一个最直观的例子是晶体。
晶体是自然界中物质的有序结构的一个重要形式，它的有序主要存在于原子层次，正是由于在这个尺度上的有序性调制，使晶体材料形成了一些无定型态所不具备的物理特征，上面所提到的半导体材料中最重要的单晶硅即是一种典型的晶体。
由此类比，在其它层次上的有序排列则可能获得一定程度的自然界中的材料所不具备的物理性质.。
因此，人们可以通过各种层次的有序结构实现对各种物理量的调制，从而获得自然界中在该层次上无序或无结构的材料所不具备的物理性质。
2 基本原理1在电磁学理论中，介电常数与磁导率是用于描述物质电磁性质的基本物理量，决定着电磁波在物质中的传播特性。
在传统的理论中，以上两个常数都必须 是为正数，负数是不具有任何物理意义的。
超材料
超材料的发展及国内外研究现状目前，国际上学者将由人工设计的、具有特异电磁性质的结构安排制备形成的材料统称为超材料(metamaterial)。
近年来人们对这种超材料特别感兴趣，原因在于这种超材料结构的周期长度远小于电磁波波长，有利于器件的小型化和集成化，这是普通的光子晶体无法比拟的。
超材料有单负材料(single-negative materials：SNG)和双负材料(double．negative materials：DNG)两种。
把介电常数和磁导率均为负的材料称之为DNG，即左手材料(1eft．handed materials：LHMs)；把介电常数和磁导率仅有一者为负的材料称之为SNG。
相应地将同时具有正介电常数和正磁导率的材料称为双正材料(double positive materials：DPS)即右手材料(right handed materials：RHMs)。
左手材料的基本理论及国内外研究现状介电常数ε和磁导率μ是用于描述物质电磁性质的最基本的两个物理量，它们决定了电磁波在物质中的传播特性。
对一般电介质而言，介电常数ε和磁导率μ都是非负的常数。
由Maxwell方程组可知，在ε和μ都为正值的物质中，入射电磁波的电场、磁场和波矢(相位传播方向)三者构成右手关系，这样的物质被称为RHMs。
迄今为止在自然界见到的都是RHMs。
然而，前苏联物理学家Veselago[1]在1968年提出，当ε和μ同时为负值时，Maxwell方程依然成立，电磁波仍然可以在这种“双负材料”中传播。
由于在这种材料中电场强度、磁场强度与波矢之间构成左手关系，故Veselago称这种材料为左手材料(LHMs)同时也称双负材料(DNG)。
LHMs有时也被称为负折射率材料(negative inedex ofrefraction materials：NIR materials)。
由于这种材料的介电常数和磁导率都是负数，折射率也是负的，电磁学理论与后来的实验结果都证实它有很多奇异的特性，比如负折射效应、完美透镜效应[2]、逆切伦柯夫辐射效应、反多普勒效应[3]等。
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。
超材料的基本特性及其应用
超材料的基本特性及其应用超材料，是一种具有优异电磁特性的人工合成材料。
它具备许多传统材料所不具备的特性，如超常的折射率、负折射率、超透射性等。
这使得超材料在电子器件、光学器件等领域中具有广泛应用前景。
超材料的特性相比于自然物质，超材料的特性更加优秀。
其主要特性包括以下方面：一、折射率、相位常数和阻抗的负值超材料可以表现出折射率、相位常数和阻抗的负值，这使得超材料可以制造出近似于“隐身材料”的功能。
二、波导的超透性在传统的金属材料中，电磁波通常都会被反射和散射，导致波导中的能量损失极大。
而在超材料中，电磁波可以穿过材料，从而实现能量在波导中的无损传输。
三、调节器件中的折射率超材料可以通过改变电磁波的波长，进而改变它在材料中的传播速度和折射率。
这就可以通过切换材料的不同状态实现调节器件中的折射率。
四、吸收电磁波的频率选择性超材料中的均匀微观结构可以选择性地吸收特定频率的电磁波。
这可以被用于制造扰动符合特定频率的电子器件。
应用领域超材料在电子器件、光学器件、热学器件等领域中都具有广泛的应用。
一、电子器件超材料可以被用于制造变频器、滤波器等电子器件。
比如说，可以用超材料制造出更加小型化的高频功率器，从而提高功率传输效率，并降低了功率器件的大小。
二、光学器件因为超材料表现出了负折射率，所以它可以被用于制造隐身材料。
并且，超材料在制作光学透镜、微波器等方面也具有巨大的应用前景。
三、热学器件超材料也可以在热学器件中得到应用。
例如，超材料可以制造出更加高效的太阳能电池板，可以更高效地吸收太阳能，并将其转化为电能。
总之，超材料在实际生产生活中具有不可替代的作用。
目前，有关部门已经开始对超材料的研发进行持续性的投入。
可以预期，在不久的将来，这种材料将会在各行各业中得到广泛应用。
超材料与超透镜
超材料与超透镜超材料是一种具有材料特性和结构的人造材料，它能够实现超常的光学性能。
超材料的研究和应用已经引起了广泛的关注，尤其是在光学领域。
其中，超透镜作为一种重要的应用之一，在改变传统光学设备的工作原理和性能方面具有极大的潜力。
本文将介绍超材料和超透镜的定义、原理及应用。
一、超材料的定义和原理超材料是由人工合成的微观结构和功能材料组成的，它的组成部分远远小于传统材料中的微观组织。
超材料的特殊结构使其能够展现出许多传统材料无法达到的性质和特性。
在光学领域，超材料通常由具有特殊电磁性质的周期性结构构成，如金属纳米颗粒、二维光子晶体等。
超材料的原理是利用其微观结构对入射光进行调控。
超材料中的微结构能够改变光的传播路径和干涉效应，从而实现对光的弯曲、聚焦、分离等操作。
这种特性使得超材料成为一种理想的超透镜材料。
二、超透镜的原理和类型超透镜是一种能够将光线聚焦到超过传统折射限制的器件。
传统的透镜在折射边界屏障的限制下，无法将光线聚焦到比波长更小的尺度。
而超透镜则通过超材料的特殊性质，打破了这一限制。
超透镜的工作原理基于超材料对光的调控能力。
当入射光照射到超透镜上时，超材料中的微结构将对光进行精确的控制，达到弯曲光线的效果。
通过合理设计超材料的结构和参数，可以实现将光线聚焦到比波长更小的尺度，从而实现超透镜的功能。
根据工作原理和结构特点，超透镜可以分为二维超透镜、三维超透镜和透射式超透镜等不同类型。
二维超透镜一般由金属纳米级结构构成，可以在二维平面上实现引导和聚焦光线。
而三维超透镜则具有更加复杂的结构，能够实现对三维空间中光线的控制。
透射式超透镜则是一种能够将光线完全透射的超材料透镜。
三、超材料与超透镜的应用超材料和超透镜在光学器件和光学通信领域具有广泛的应用前景。
在光学器件方面，超材料可以用于开发更小型化和高效的透镜、反射镜、光栅等元件。
以二维超透镜为例，它可以应用于显微镜、摄像头等设备中，实现对微观对象的高分辨率成像。
超材料的制备方法及其性能分析
超材料的制备方法及其性能分析超材料是一种具有特殊物理性质的人工制造材料，通过将不同种类的微观结构排列组合起来，能够展现出纳米级别下的非线性光学、电磁透镜效应和超传感特性等独特的物理特性。
随着纳米技术和先进制造技术的不断进步，许多新的制备方法逐渐被发现和优化，并且取得了许多重要的应用，比如用于太赫兹波段的高效介质和透镜等。
本文将对超材料的制备方法及其性能表现进行详细分析。
一、超材料的制备方法超材料的制备方法可以分为单元法、浸渍法、离子束刻蚀法、激光写入法、自组装法、等。
这些方法各自具有特点和适用范围，可以根据应用需求进行选择和改进。
1、单元法单元法是一种通过将多个不同形状或大小的单元组合成具有所需特性的超材料的方法。
在这种方法中，不同形状的“单元”可以是各种尺寸和形态的微纳米结构，比如金属球、纳米棒、纳米负折射材料等。
这些微结构会影响超材料中的电磁波行为，进而影响其性能。
单元法制备超材料的方法简单直接，可以利用各种微纳加工技术进行制备。
近年来，基于该方法的三维超材料亦日渐成熟，比双层结构具有更广泛的应用领域。
2、浸渍法浸渍法是一种通过将合适的纳米晶体或微小颗粒浸泡到覆盖基质的液态材料中，形成超材料的方法。
这种方法易于控制和调节，同时也能够制备出复杂的多层超材料。
例如，可以通过在高折射率微球的外部覆盖有机高分子浸渍物，形成具有负折射率的超材料。
但其中重要工艺管理和实现有極高要求，一些大規模的方法仍待研究与改进。
3、离子束刻蚀法离子束刻蚀法是一种先通过黄光或电子束曝光形成微结构，接着形成蒸发掩膜，以后通过离子束刻蚀方法，去除掩膜不需要的局部材料，形成超材料的方法。
该方法可以高精度制备各种形状的超材料结构，用于太赫兹波导等正确科技领域。
4、自组装法自组装法是一种自发形成具有超材料特性的方法，这种方法是一种通过利用分子自组装能力制备超材料的方法。
在该过程中，各种微结构组成可以被突出的排列，从而自发的从单分子到微中構建超材料本身。
超材料的研究及制备技术
超材料的研究及制备技术随着科技的发展，人们对材料的需求日益增长，而新型材料研究的重要性也随之凸显。
超材料是近年来发展迅速的一种新型材料，具有很好的性能和应用前景，得到了广泛的关注。
超材料的定义超材料，又称为人工超材料、负折射材料等，是一类由人工微结构构成的材料。
它们通常由两种或更多种不同的物质组成，具有人工调控的特定形状，以实现特定的物理特性。
在这种材料中，微观结构的尺寸小于光的波长，因此超材料具有许多常规材料没有的优异性能。
超材料的研究历史超材料的研究可以追溯到20世纪20年代，当时科学家已经开始探讨介质常数的负值问题。
1968年，苏联物理学家维克托·瓦西里耶维奇·贝尔涅拉成为第一个提出实现负折射率的想法的人。
在1999年左右，英国的物理学家约翰·彭德里出现了三次突破性的发现，这让超材料真正进入了人们的视野。
超材料的制备技术目前的超材料制备方法主要有两种：一种是通过光学和电子束伊文扫描显微术（EBL）等微纳加工技术，制造出高精度、高密度的纳米结构；另一种是通过化学合成制备纳米颗粒、纳米线等超材料结构单元，再通过组装、堆叠、光刻等工艺制备出复杂材料结构。
其中，EBL技术是最早得到成功应用的制备方法之一。
该技术通过对表面进行加工和刻蚀，可以制造出尖锐、类似于锥形的微结构。
这种结构可以产生“超折射”，即材料表面和其内部的物理性质不同，通过光的折射率形成像光学透镜一样的作用。
除了EBL技术以外，化学合成技术也是制备超材料的主要方法之一。
该技术通过控制化学反应的条件，制备出尺寸在数纳米到几百纳米之间的超材料单元。
这些单元可以通过控制实验条件的转变而实现不同组合和排列，形成不同的超材料结构。
超材料的应用前景由于超材料具有许多常规材料没有的优异性能，因此在电子、光学、声学等方面具有广泛的应用前景。
目前已经有不少超材料应用的领域已经涌现，如抗反射涂层、光学透镜、超透镜、超声波器件等。
超材料及其在光学中的应用
超材料及其在光学中的应用超材料是一种具有特殊的物理特性的材料，是指由一系列微米和纳米级别的结构组成的材料。
这些结构的大小和形态使得超材料对电磁波的响应具有独特的性质。
超材料的出现使得人们对光学、电子、声波等现象有了新的认识，也为各种应用带来了新的可能性。
本文将探讨超材料在光学中的应用，并简要介绍其特性和制备方法。
超材料的特性超材料由许多微小的结构组成，这些结构的大小通常要小于电磁波的波长，因此超材料的响应可以被视为一种“局部重构”电磁场的现象。
超材料的主要特性如下：1. 负折射率：一些超材料具有负折射率，这意味着它们能够折射入射光线，并使光线向相反的方向偏转。
这一特性引发了对超材料的广泛研究，并被视为最显著的超材料特性之一。
2. 高分散性：超材料具有高分散性的特性，它们能够将光场分散成不同的频率，这一属性为制备光子晶体以及制备色散效应高的量子点提供了可能性。
3. 材料极化：超材料中微结构的大小和形状可以与电场相互作用，导致材料具有极化行为。
这种极化行为使超材料在器件设计和光谱分析中得到广泛应用。
超材料的制备方法超材料的制备通常基于构建不同形态的微结构，通常有以下几种方法：1. 镀膜法：该方法可以制备金属/介质的纳米结构，用于制备超材料。
2. 自组装法：在该方法中，使可分散的材料相互作用，涂布在表面上以构成一系列不同的结构。
3. 离子束雕刻（focussed ion beam，FIB）：通过使用离子束雕刻器，在半导体材料上制造出结构比牛顿环还小的微结构。
超材料在光学中的应用超材料在光学中的应用非常广泛。
以下为一些常见的应用：1. 透镜制造：超材料可以制造出小型、精确的透镜，其将热等离子体激发到金属结构中以制作超材料镜头。
2. 光汽化法：超材料的负折射率使其在制造单层膜和其他光学器件方面具有广泛的应用。
超材料可以被用于增强电弧的效果，从而制造出更稳定的材料。
3. 量子点发光器制造：光学超材料中的纳米结构经过量子点发光器转换为具有特定波长范围的光。
超材料的物理性质及其应用
超材料的物理性质及其应用随着科技的不断进步，材料科学领域也迎来了新的革命——超材料。
所谓超材料，是指那些能够在某些方面超越天然材料的特殊材料。
它们不仅具有特殊的物理性质，还广泛应用于医疗、通信、能源等领域，使人类的生活得到了极大的改善。
一、理解超材料首先，我们来深入理解一下什么是超材料。
超材料是由人工设计的微观结构构成的复合材料，通常由几种不同材料的纳米粒子或纤维组成。
这些材料呈现出非常不同的物理性质，如超穿透、负穿透、负折射、吸波和超导等。
在很多领域，超材料的神奇性质已经得到了广泛应用。
例如，在医学领域，超材料可以用于制造人工骨骼、软骨和血管等；在通信领域，超材料可以制造更快、更可靠的微波器件和天线；在能源领域，超材料可以制造更高效的热电材料等。
二、超材料的物理性质超材料具有许多独特的物理性质，这是天然材料所没有的。
这些物理性质通常是由材料微结构的设计和调控所决定的。
下面介绍一些常见的超材料物理性质：1. 超穿透超穿透是超材料最重要的物理性质之一。
具有超穿透性质的超材料可以使得电磁波穿透到超材料内部后几乎没有衰减，并保持原有的方向性。
这种性质很大程度上取决于超材料的“视觉迷彩”能力，即能够将外部光通过成像的形式来“穿透”材料。
2. 负穿透负穿透是指超材料可以让电磁波穿透到材料内部之后再次跑出来，而且方向不变并且重新打开了波阵面。
这种性质对于制造超薄透镜很有用，这些透镜可以可靠地将光某种方向的光聚焦在一起，而不见效果减弱或者无法实现。
3. 负折射负折射是指材料可以使入射光线的折射方向与那些我们通常遵循的光规则相反。
这种性质是一种基础性质，已经在实验室中得到了广泛研究。
4. 吸波超材料还可以呈现出很强的吸波性质，这种性质对于避免无线电频率的干扰和掩蔽电磁波的信号非常有用。
5. 超导在超材料中，电子可以流动，从而实现超导。
这意味着超材料可以成为传输电力和电信号的理想材料。
三、超材料的应用超材料在各个领域的应用前景都非常广泛。
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超材料——过去十年中人类最重大的十项科技突破之一狭义上超材料即指电磁超材料,电磁超材料具有超越自然界材料电磁响应极限的特性,能够实现对电磁波传播的人为设计、任意控制。
目前该材料被应用在定向辐射高性能天线、电磁隐身、空间通信、探测技术和新型太赫兹波段功能器件等方面。
看好电磁超材料在军工、通信和智能结构等方面的应用前景电磁超材料在军工领域的应用比较广泛,目前已应用的超材料产品包括超材料智能蒙皮、超材料雷达天线、吸波材料、电子对抗雷达、超材料通讯天线、无人机雷达、声学隐身技术等。
通信领域电磁超材料最具应用前景的就是无线Wi-fi网络,目前光启已进入该领域。
电磁超材料在智能结构中的应用主要有两类:地面行进装备用智能结构和可穿戴式超材料智能结构。
智能结构用电磁超材料的市场前景非常广阔超材料主题相关主要包括:(300077)、龙生股份(002625)、(600804)和(600490)等,建议重点关注国民技术、鹏博士和鹏欣资源。
超材料“Metamaterial”是21世纪物理学领域出现的一个新的学术词汇，近年来经常出现在各类科学文献。
拉丁语“meta-”，可以表达“超出…、亚…、另类”等含义。
对于metamaterial一词，目前尚未有一个严格的、权威的定义，各种不同的文献上给出的定义也各不相同。
但一般文献中都认为metamaterial是“具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料”。
迄今发展出的“超材料”包括：“左手材料”、光子晶体、“超磁性材料”等。
“左手材料”是一类在一定的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)。
近一两年来“左手材料”引起了学术界的广泛关注，曾被美国杂志评为2003年的"年度十大科学突破"之一。
原理超材料的应用与原有的材料制备有很大的区别，以往是自然界有什么材料，就能制造出什么物品，而超材料完全是逆向设计，根据针对电磁波的具体应用需求，制造出具有相应功能的材料。
特征metamaterial重要的三个重要特征：（1）metamaterial通常是具有新奇人工结构的复合材料；（2）metamaterial具有超常的物理性质（往往是的材料中所不具备的）；（3）metamaterial性质往往不主要决定与构成材料的本征性质，而决定于其中的人工结构。
隐形功能具有讽刺意味的是，超材料曾被认为是不可能存在的，因为它违反了光学定律。
然而，2006年，北卡罗来纳州的（Duke University）和（Imperial College）的研究者成功挑战传统概念，使用超材料让一个物体在微波射线下隐形。
尽管仍有许多难关需要克服，但我们有史以来头一次拥有了能使普通物体隐形的方案（五角大楼的国防高级研究计划署[The Pentagon’s Defense Advanced Research Project Agency，DARPA]资助了这一研究）。
制造研究超材料获得不同波长的光线被特殊波导捕获形成彩虹从metamaterial的定义中可以看出，超材料的性质和功能主要来自于其内部的结构而非构成它们的材料。
因此，早期的“超材料”研究与材料科学无缘。
无论是左手材料还是，最早开展研究的都是物理学家，而此后由于可能的应用，一些电子科学家进入了这一领域。
事实上，要获得理想的“超材料”，“材料”的选择是至关重要的。
对于光子晶体材料，人们在实验上长期追求的目标是实现光频段的完全光子带隙。
科学家选择了作为介电背景，银在可见光范围的折射率在左右，且有很好的透光性。
利用化学过程将银引入到聚乙烯微球晶体，结果获得了具有接近完全带隙的光子晶体。
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。
生产制造不同波长的光线能够被特殊波导的不同位置捕获，形成彩虹美国与中国台湾科学家利用已广为光学工业界接受的斜角沉积(oblique angle deposition, OAD)技术为基础，发展出一项可以大规模生产光学超材料(metamaterial)的技术。
该小组以伯这种技术在硅基板上制作银纳米柱(nanorod)构成的薄膜，该薄膜能以特殊的方式操控光，在光电产业上具有广泛的应用。
超材料引起了不少研究兴趣，主要是因为它具有制作隐形斗蓬(invisible cloak)及超级透镜(superlens)的潜力。
然而，截至目前制作出来的超材料只能在有限的频率范围内工作，而且很难大量生产。
为克服这个问题，的任贻均(Yi-Jun Jen)等人采用了斜角沉积法来制作超材料。
斜角沉积法顾名思义是在真空中以倾斜角度将薄膜材料沉积在基板上。
任贻均等人先以电子轰击银块材使其气化，然后让银蒸气沉积在2英寸厚的硅基板上，通过调整基板的倾斜角度，让银在自我遮蔽效应(self-shadowing effect)作用下，优先朝蒸气注入的方向生长成纳米柱。
长成的银薄膜厚240 nm，银纳米柱长650 nm、宽80 nm，并与基板法线夹66度角。
研究人员以波长介于300至850 nm的光照射样品以测量其光学特性，结果发现在波长介于532至690 nm间会产生负折射，而理论上该系统在可见光波段(380-750 nm)都会产生负折射。
宾州州立大学的Akhlesh Lakhtakia表示，虽然其它团队也曾制作这类薄膜，但从未有人采用双轴介电-磁性材料(biaxial cielectric-magnetic material)。
他指出，由于斜角沉积法是一种平面技术，它应该能轻易地与微电子制程整合。
该团队接下来将研究薄膜形貌的影响，并开始研发层状结构以降低能量的衰减。
[1]?应用研究零折射率超材料一个国际科研团队研制出了一种新的光纳米结构，使科学家能操纵光的折射率并且完全控制光在空气中的传播。
最新研究证明，光（电磁波）能通过人造媒介，从A点无任何相变地传播到B点，好像该传播媒介完全在空气中消失一样。
这是科学家首次在芯片规模和红外线波长上实现同相传递和零折射率[2]?。
该研究由美国哥伦比亚大学机械工程系副教授王琪薇（音译）和电子工程系博士候选人瑟尔达·可卡曼领导，他们同英国伦敦大学学院、美国能源部布鲁克海文国家实验室以及新加坡微电子研究所的科学家携手完成了这项研究。
科学家们将正折射率和负折射率结合在一起，实现了对光子相位的精确控制。
自然界中所有已知材料的折射率均为正。
科学家们通过对这些人造亚波长的纳米结构进行蚀刻，实现了对光传播的控制，使该媒介中出现了一个负折射率。
科学家们接着将该折射率为负的媒介同一个折射率为正的媒介串联在一起，使得最终得到的纳米结构表现得好似其折射率为零。
最新研究甚至也为我们提供了一种潜在的方法，让我们能包裹或隐藏物体。
超材料可吸收所有光线来自美国波士顿学院和的科学家研究小组研制出一种高效超材料(metamaterial)，能够吸收所有到达其表面的光线，达到光线完全吸收的科学标准。
这项研究报告发表在2008年6月出版的《隐身衣技术需要超材料物理评论快报》上。
波士顿学院物理学家威利·J·帕迪利亚说，“当光线打击材料介质时会出现三种情况：光线被反射，比如光线照射镜面时；光线被传播，比如光线照射在玻璃窗户上时；最后一种情况就是光线被吸收并转换成热量。
这种最新设计的超材料可以确保光线既不被反射，也不在其中传播，而是将光线完全吸收转换成热量。
我们设计的超材料具有特殊的频率可以吸收所有打击在其表面上的。
”该研究小组除帕迪利亚之外，还包括波士顿学院研究员内森·I·兰迪和杜克大学大卫·R·史密教授、研究员索基·萨吉伊格比和杰克·J·莫克。
研究小组基于之前用于设计共鸣器的作用场，用计算机模拟实现了和结合在一起能够成功吸收所有放射光线。
由于这种超材料成份可以分别吸收电磁波的电场和磁场，从而可以较高地吸收窄频范围的光线。
帕迪利亚称，这种超材料第一次示范了对光线的完全吸收，它不同于独立建造于金属元件的传统吸收材料，现使该材料更加柔韧，适合应用于收集和探测光线。
超材料的设计赋予其新的特征，突破了它本身的物理成份限制，能够依据光线放射程度进行“剪裁定制”。
由于该材料的设计基于几何等级，这种超材料可以应用于相当数量的电磁光谱。
超材料用于3D显示“超材料”（以介质为代表的新型人工电磁介质）使用复合谐振，可以使光在任何方向上弯曲；通过使周围的光改变方向，很有可能覆盖他们视觉以内的空间范围。
如今数学家已经给出了一幅蓝图，空心光纤内铸入“超材料”制造出有覆层的管道，每个这种管道可以掩盖从平面象素阵列过来的光，可以进行3-D显示。
在3-D中对微小覆层管道的排列，除了发光的一端，从平面象素阵列过来的光可以通过光纤而不被看到，这就好像光是浮在空中一样。
“光通过一个物体的一端，看着它在管道中消失，却在另一端重新看见光”，罗彻斯特大学研究“超材料”的教授Greenleaf介绍说。
根据研究者的介绍，在3-D显示中采用这种原理，要求光从象素的平面阵列中通过光纤到达它们应在的空间位置上。
光从“超材料”制造的空心光纤投射下来，周围的光绕着管道改变方向，使这些光不可见。
另一方面，从象素的平面阵列过来的光，不可见地通过每根光纤，在三维空间的特定位置上发光。
通过在空间中对数以千计这种象素的排列，可以使得3-D 显示简单地浮现在空中。
Greenleaf和他的同事警告说利用“超材料”管道进行3-D显示是一个未来多年的长期目标，但是短期内可以运用到上，比如，“超材料”管道可以掩盖外科医生内视检查中的不需要的部分，通过穿过“超材料”管道的光，外科医生可以有效地隐藏除了他的工具外的其他可见物，可以更快，更准确地进行内视检查。
Greenleaf和他的合作者还未制造出“超材料”管道，不过，他们声称可以制造出蓝图可以让其他制造者参照。
特别地，“超材料”需要对负折射率的设计，所以可以使光在管道中从一个方向转为另外一个方向，就好像覆层管道几乎不存在一样。
研究者的蓝图包括管道内“超材料”涂层的一系列的参数设置。
Greenleaf的合作者包括芬兰赫尔辛基理工大学教授Matti Lassas，伦敦大学学院教授 Yaroslav Kurylev和华盛顿大学教授Gunther Uhlmann。
[超材料作为独立的学科始于2001年。
光启创建团队在2009年首次实现了宽频带超材料隐身衣的设计与制备，该成果刊登在美国《科学》杂志上，引起业界很大的反响。
2010年《科学》杂志将超材料评为过去十年人类最重大的十大科技突破之一。
超材料领域现在正处于从科学研究到大规模应用的关键时期，类比于三十年前IC产业。