Reflection and phase of left-handed metamaterials at microwave frequencies

We experimentally investigated the reflection and phase of the left-handed metamaterials (LHMs) in a rectangular waveguide for the normally incident microwave. The samples are constructed by periodically arraying the copper split ring resonators (SRRs) and wires. It is found that for the LHMs with one-layered SRRs, a reflection peak with a depth of -3.3 dB (i.e. with the reflectivity of 47%) occurs in the left-handed range. The dependence of reflection phase on the frequency is different from that of the transmission phase, and the reflection phase has an inflexion at the reflection peaks. For the LHMs with three-layered SRRs, the depth of reflection peak increases with the row number, i.e. reflection is weakened, and the reflection peak has a shift with respect to the left-handed transmission peak. It is thought that the interaction between different layers of SRRs is the reason of the shift.     

Isotropic negative permeability composite based on Mie resonance of the BST-MgO dielectric medium

Isotropic negative permeability composite, composed of BST-MgO dielectric cubes with high permittivity dispersed in the Teflon substrate with low permittivity, was designed and fabricated based on Mie resonance and the effective medium theory. Measurements and simulations showed that the dielectric composite exhibited a strong sub-wavelength magnetic resonance at the first Mie resonance and possessed isotropic negative permeability, which resulted from the displacement current excited in the cubes. The dielectric particle was equivalent to a magnetic dipole at the magnetic resonance, which could be adjusted by the size and permittivity of the particles. It may provide a convenient method to design isotropic metamaterials and invisible cloak at infrared and visible frequencies.     

2020生物超材料热点回眸

由于2020年新冠肺炎疫情的影响,生物超材料成为超材料领域的一个重要研究热点.回顾了2020年活性生物超材料和非活性生物超材料在生物领域的应用以及最新进展,展望了其发展趋势.     

在负折射率材料中的Goos-h(a)nchen位移

左手介质具有不同的电磁特性,光入射到RHM-LHM界面上发生全反射时,将会发生一些违反"常规"的现象.本文计算了Goos-h(a)nchen位移,并证明了在RHM-LHM界面,Goos-h(a)nchen移位总是负的,与能流的方向一致.     

Structural metamaterials with negative mechanical/thermomechanical indices: A review

Structural metamaterials presenting negative values of one or more mechanical and thermomechanical indices–namely the Poisson’s ratio, the linear compressibility, and the coefficient of thermal expansion – are the promising candidates to the applications in many fields, ranging from precision mechanics to biomedical devices or energy absorption. Although scattered mentions may be found in the literature since the late eighties of 20th century, the systematic research efforts concerning these mat...     

鱼刺状宽带超材料吸波体设计研究

实现宽带吸收是超材料吸波体研究面临的主要问题之一.基于此设计了鱼刺状宽带超材料吸波体,采用商业电磁仿真软件Microwave studio CST对超材料吸波体的吸收性能进行了计算和分析,结果表明设计的鱼刺状超材料吸波体可以在较宽的频率范围内实现电磁波的高吸收,在89.68~94.36GHz之间吸收率保持在90%以上.结构单元具有简单、较容易制备等优点.     

微波段多吸收带超材料吸波体设计及仿真研究

基于开口电谐振环结构,设计了多吸收带超材料吸波体结构单元模型。模拟结果表明结构单元在5.205 GHz、10.628 GHz、17.559 GHz和24.896 GHz出现了4个吸收峰,吸收率最高为99.7%、最低为90%。当入射角度达到50度时,吸收率仍能保持在83%以上。在开口电谐振环级数增加的情况下,吸收峰的数目将会增加。这些优点使结构单元在频谱分析和多谱成像等领域表现出较大的潜力。     

超材料的新应用:调控Casimir力

 随着微机电系统（MEMS）的微型化,由Casimir吸引力导致的器件黏附失效极大影响了MEMS的应用,如何减小Casimir吸引力甚至将其转化为斥力成为该领域的研究热点。本文综述Casimir力的物理起源、理论计算方法、材料电磁参数的影响规律及电磁超材料在Casimir力调控方面的应用等研究进展。     

“巨”型负磁导率材料的优化设计

针对单回路＂巨＂型负磁导率材料结构和设计要求,基于神经网络和遗传算法理论进行了结构优化设计.通过正交实验法选出了负磁导率材料结构参数样本;利用HFSS得到的仿真实验样本对BP神经网络进行训练,建立了结构参数和结构性能之间的映射关系;根据设计要求定出相应的适应度函数表达式,经过遗传进化得到了优化的负磁导率材料结构参数.     

Effect of defect on the energy distribution inside the left-handed metamaterials

The electromagnetic field energy distribution inside the left-handed metamaterials (LHMs) with or without blank and line defects is firstly investigated. The LHMs consist of an array of periodic unit cells of copper hexagon split ring resonators (SRRs) and wires. The internal energy distribution of the LHMs is measured in a microwave measuring line device at X-band frequencies. It is found that the LHMs only respond to the electromagnetic field around the resonance frequency. The electromagnetic field amplitude inside the LHMs generally decreases with the introduction of defects. It is suggested that the electromagnetic field energy reduction may arise from the symmetry breaking in the LHMs.     

异向介质电磁问题的混合模型分析

建立准确的色散介质本构模型是计算色散介质中波的散射和传播的基础,目前处理色散介质电磁问题通常采用的方法是基于某一种常见的经典模型来进行分析.而实际的色散介质往往是极其复杂的,近似为某一种常见模型对其进行分析计算是不够精确的.结合常见的3种色散介质模型(Debye、Lorentz和Drude模型),在简单混合模型的基础上提出分段线性混合模型,并通过对异向介质参数进行拟合验证,检验了新型模型的准确性与可行性.     

一个12 GHz的新型C形双重负特异材料的设计

模拟一个12 GHz谐振频率下具有负介电常数和磁导率的新型C型单元电池,通常称为双负超材料(DNG)或左手材料. DNG形状为在电介质的一侧有相反的C谐振器,而在另一侧也是相同的形状.使用微波工作室(MWS)中的计算机模拟技术(CST)从DNG结构的模拟仿真中确定散射参数以及介电常数,渗透率和折射率. 为了验证结构参数的负值,使用了MATLAB. 由于其简单性,可扩展性和双负极材料的特性,这是一种在电磁学领域的新颖且有前途的设计方法.     

当下散文创作中的文化反思释读

当下散文创作中涌现出不少追问＂自我＂的文化反思佳作,它们的反思视阈较之新时期反思文学更为宽泛,寄寓着作者对人生苦难和人类命运的终极关怀和追问,有着人类性主题的深刻内涵,并以其真实而丰富的体验,睿智而明净的哲理,从容而娴熟的表达,重构散文的深度、高标诗性和思性。文章以三位代表作家的作品为个案,就当下散文创作的文化反思现象作一释读,分别涉及历史人生反思、自然生态反思、伦理亲情反思。     

逆楞次定律效应的发现与验证

提出了一种工作在超低频段表现出逆楞次定律效应的结构,该结构由高磁导率材料和串联谐振回路组成。当输入频率f大于谐振频率f0时,此结构表现出等效负磁导率特性;当输入频率f0小于谐振频率￡时,此结构表现出逆楞次定律效应。基于电磁感应定律的理论分析与实验的验证结果一致。该结构等价于宏观的电磁超材料单元,其超低频、逆楞次定律效应将在新型高效变压器设计、超低频输供电等领域获得广泛应用。     

二维异向介质的传输模式

针对异向介质一般表现为各向异性的特点,分析了异向介质的传输模式及传输条件。通过将k矢量坐标轴与物理空间坐标轴相重合,并引入传输角度参量,建立了异向介质的色散方程。以传输角度为条件将异向介质分为4种类型:①kz-cutoff类型；②kx-cutoff类型;③Never-cutoff类型;④Always cutoff类型,这使得异向介质的电磁波传输模式更具直观效果。利用k曲线对各类型异向介质的折射与反射特性进行描述,并采用色散时域有限差分法进行仿真验证,数值结果与理论分析取得良好一致。     

特异表面的异常折射特性研究

基于特异表面中各点的相位延迟精确可调的特性,设计了适用于太赫兹波段的特异表面,可用于实现光束传播方向的任意剪切和波前整形。对比研究了折射特性随入射光偏振态和相位分布不同而变化的规律,为实际应用提供了可靠的理论依据。     

注入水对敖南低渗透油田储层渗透率的影响

确定了敖南油田储层的水敏系数在0.20—0.50之间,具有中-强水敏性;岩心实验表明:注入水对敖南油田低渗透岩心产生持续的伤害,伤害率小于20%。注入水中悬浮颗粒粒径对地层渗透率产生影响。当粒径小于2.0μm时,渗透率下降小于10%。     

特低渗砂岩储层临界启动渗透率分析

根据特低渗油藏启动压力梯度的概念提出了临界启动渗透率概念.以鄂尔多斯盆地延长组特低渗砂岩储层岩心实验结果为基础,得到了拟启动压力梯度与储层渗透率之间的关系,建立了注采井间驱动压力梯度的变化规律分析.根据拟启动压力梯度与驱动压力梯度的关系,给出了临界启动渗透率的计算方法,以及注采井间临界启动渗透率的变化规律.结果表明,拟启动压力梯度的变化存在临界点;注、采井附近临界启动渗透率下限最低;在两井间中心附近临界启动渗透率下限达到最大.可见,建立有效的驱替压力系统,增大注采井间驱动压力梯度,降低临界启动渗透率,是实现特低渗储层高效开发的主要措施.     

Monad 的反射性

由结构反射的定义引入计算反射的特点和性质, 讨论并证明了Monad的反射性, 同时利用接续语义中的shift和reset操作函数定义了Monad中的反射操作, 并证明了用这种方法定义反射操作满足反射的条件. 基于上述讨论, 可以很容易地构造出具有反射性的Monad程序.     

超低渗岩心气测渗透率测试误差分析

为了确定影响超低渗岩心气测渗透率准确性的因素及主要参数,通过对气测渗透率测试计算公式分析、室内对比实验,发现影响超低渗岩心气测渗透率准确性的因素有:入口气体压力及出口气体流量、岩心样品长度及直径测量的准确性、测试围压及测试稳定时间.对影响因素进行逐项分析,分析这些参数产生的误差,得到了主要参数的最佳设置范围.