基于小型化结构的各向同性负磁导率材料与左手材料

提出了一种双面环各向同性结构单元模型, 理论与实验研究了其微波电磁谐振行为. 结果表明: 在电磁波平行入射和垂直入射条件下, 该结构可在同一频段实现磁谐振, 且在谐振频段磁导率为负; 当电磁波以不同角度斜入射时, 其产生负磁导率频段也保持不变, 即该结构的电磁特性不依赖于入射角度, 双面环结构具有各向同性的特点. 将双面环结构与金属线结构组合, 该组合结构具有负折射率. 另外,双面环结构还具有小型化的优点, 在不增加结构单元几何尺寸的情况下, 通过在结构单元中引入金属化过孔的方法, 增加结构单元的电长度, 可使谐振频率大幅度地向低频方向移动, 使其在低频工作时 仍保持小型化的优点. 在双面环结构中引入金属化过孔技术可使谐振单元的几何尺寸减小50%, 在微波器件、滤波器、天线等领域有广阔的应用前景.     

电流变液中的旋光现象

根据光波在介质中的传播理论，由麦克斯韦方程出发，对非均相结构电流变流导出在外电场与光场交互作用下旋光角ψ与入射线偏振光振动方向与外加电场方向间夹角θ及ζ（取决于电流变液材料本身及外加电场强度）的函数关系式。对不同浓度、不同场强下的SiO2电为液的旋光进行了测量，实验发现，同一场强作用下，旋光角ψ随浓度c的增大而增大；对于同一浓度，旋光角ψ随场强E增大而增大；在浓度c与场强E一定的情况下，旋光角ψ还随θ角而变化。实验结果与理论预测吻合较好。     

明胶水凝胶电刺激响应行为的研究

制备了戊二醛交联的明胶水凝胶 ,并研究了其吸水率、力学性能和电刺激响应行为 .结果表明 ,在NaCl溶液中 ,明胶水凝胶的平衡溶胀比随NaCl溶液的浓度增大而减小 ,经 0 0 1mol LNaCl溶液充分溶胀的明胶水凝胶膜其弹性模量为 4.2 9kPa ,抗张强度为 5 11kPa ,断裂伸长率为 110 %.在NaCl溶液中于非接触的直流电场作用下 ,明胶水凝胶向电场负极弯曲 ,凝胶的弯曲速度和弯曲偏转程度随外加电场的增大而增大 ,随NaCl溶液离子强度的增大出现临界最大值 .在周期性电场作用下 ,其弯曲响应行为具有良好的可逆性 .通过聚电解质凝胶弯曲理论初步解释了其弯曲机理 .     

垂直入射条件下厚金属环结构的负磁导率与左手材料行为

用矩形波导法实验研究了微波垂直入射于具有一定厚度的金属铜圆环结构的微波电磁响应行为.结果表明，当金属铜环的厚度增加到一定值时，在中心频率为145GHz处出现透射禁带，并且相位在透射禁带处发生跃变.采用双各向异性媒质理论计算了铜圆环结构的磁导率随频率变化关系，在透射禁带处磁导率为负.对厚金属圆环与金属线一一对应组合的样品，微波沿环面垂直入射时测量到左手透射通带和相位超前，通带带宽达到15GHz，强度为-21dB.     

Isotropic Thermal Cloaks with Thermal Manipulation Function

By extending the conventional scattering canceling theory,we propose a new design method for thermal cloaks based on isotropic materials.When the objects are covered by the designed cloaks,they will not disturb the temperature profile in the background zone.In addition,if different inhomogeneity coefficients are selected in the thermal cloak design process,these cloaks can manipulate the temperature gradient of the objects,i.e.,make the temperature gradients higher,lower,or equal to the thermal gradient in the background zone.Therefore,thermal transparency,heat concentration or heat shield effects can be realized under a unified framework.     

Tunable Effect of Double-Connective Dendritic Left-Handed Metamaterials Based on Electrorheological Fluids

We present double-connective dendritic unit pairs which exhibit the left-handed property for electromagnetic wave normal incidence. Based on the tunable characteristics of electrorheological fluids （ERF） as the electric field, we experimentally study the influence of the distance of electrodes, the number of stacked layers, and the intensity of the external electric field upon the ERF to the left-handed transmission peak of the double-connective dendritic structure. The results show that the transmission could be enhanced with the increase of distance or the number of layers. Furthermore, by changing the intensity of the electric fields, the left-handed transmission peak can be modulated actively, and the maximum shift is up to 160 MHz.     

基于阻抗匹配条件的树枝状超材料吸收器

基于树枝状金属结构单元的电磁谐振特性,设计了一种双面大小树枝状结构的超材料吸收器,该结构分别是正面二级树枝及正对的背面三级树枝.通过仿真模拟设计了不同的阻抗匹配方式,调节相应的结构参数,找到了阻抗匹配对吸收特性的影响.在最佳的阻抗匹配条件下,得到最大吸收率.实验测量表明,阻抗匹配条件下双面大小树枝模型可以实现90.01%吸收率.增加样品层数可以有效的增加吸收率,3层样品就可以达到99%以上的吸收率,实现工程意义的完美吸收.     

光频三维各向同性左手超材料结构单元模型的仿真设计

基于树枝结构单元思想,提出了光频三维各向同性左手超材料球刺结构单元模型.采用金属的Drude原理,运用等效媒质理论,仿真研究了结构的电磁响应特性.在晶格间距与工作波长的比值满足等效媒质理论要求的前提下,通过调节结构单元的几何参数,发现它能在光波段出现介电常数和磁导率同时为负值的区域,实现折射率小于零的左手超材料响应特性.该模型结构简单,具有各向同性特点.研究结果为采用"由下向上"方法制备光波段的三维左手超材料指出了新的途径. 关键词： 球刺模型 光波段 三维 各向同性     

纳米粒子形貌与表面等离子体激元关系

通过调控纳米粒子表面形貌,研究了纳米粒子形貌与表面等离子体激元之间的关系.采用水相化学合成法制备出粗糙表面“花朵”形银纳米粒子.通过自组装形成单层阵列,并进一步组装成复合结构超材料.测试了其光学行为,并将实验结果与树枝形纳米粒子、光滑表面纳米粒子进行对比分析.结果表明:光滑表面纳米粒子不能出现超材料效应,当粗糙程度增加,纳米粒子呈类“花朵”形时,样品出现透射峰和平板聚焦行为,但强度不高|当粗糙程度继续增加,纳米粒子呈树枝状时,出现了较强的透射峰与平板聚焦行为.研究证实通过改变纳米粒子表面形貌,可以调控表面等离子体激元与入射光的相互作用,从而实现对光传播的操控.     

Highly Symmetric Planar Metamaterial Absorbers Based on Annular and Circular Patches

We present the simple designs of metamaterial absorbers which are composed of a periodic array of copper annular （or circular） patches, FR4 substrate, and copper film. With appropriate geometrical parameters, these metamaterials can provide the electric and magnetic resonances overlapping in the given frequency range, and the experiments demonstrate the absorptivities of 97.6% and 96.7% with only a single layer of the metamaterial absorber. The surface currents and field distributions of these metamaterials are discussed to look straight into the resonance mechanism. Furthermore, our numerical simulations confirm that these metamaterial absorbers could be operated at wide angles of incidence. The simple and highly symmetric structures of the metamaterial absorbers proposed would greatly accelerate the practical applications in optics and electromagnetics.