[发明专利]一种非均匀超材料

说明书

技术领域

本发明涉及超材料领域，更具体地说，涉及一种非均匀超材料。

背景技术

目前，超材料(metamaterial)作为一种材料设计理念以及研究前沿，越来越引起人们的关注，所谓超材料，是指一些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。通过在材料的关键物理尺度上的结构有序设计，可突破某些表观自然规律的限制，从而获得超出自然界固有的普通的超常材料功能。

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，超材料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。

超材料影响电磁波主要关注以下几个方面的指标：

1)高性能。对电磁波的影响应具有较高的性能，接近所需要的影响状态。

2)低损耗。具有较高的能量影响效率，以实现节能降耗的目标。

3)尺寸小。不占用过多空间。

此外，对电磁波的影响应易于实现，设计不应太复杂，器件成本不应过高。

超材料由介质基材和设置上基材上的多个人为结构组成，可以提供各种普通材料具有和不具有的材料特性。单个人为结构大小一般小于1/10个波长，其对外加电场和/或磁场具有电响应和/或磁响应，从而具有表现出等效介电常数和/或等效磁导率，或者等效折射率和波阻抗。人为的结构的等效介电常数和等效磁导率(或等效折射率和波阻抗)由单元几何尺寸参数决定，可人为设计和控制。并且，人为结构可以具有人为设计的各向异性的电磁参数，从而产生许多新奇的现象，为实现电磁波的影响提供了可能。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种体积小、简单、易于实现以及成本低的对电磁波进行影响的一种非均匀超材料。

本发明解决其技术问题所采用的第一技术方案是：一种非均匀超材料，包括：片状基板以及若干小孔，所述片状基板分成若干晶格，所述小孔置于所述晶格形成一个单元。

在本发明所述的非均匀超材料中，所述超材料由多个片状基板堆叠形成，每个片状基板上均附着有多个小孔，所有的小孔在空间中形成周期阵列，

在本发明所述的非均匀超材料中，所述小孔中的介质为空气。

在本发明所述的非均匀超材料中，所述小孔在所述的片状基板中呈周期性均匀分布。

在本发明所述的非均匀超材料中，所述的图案为“口”字型或“口”字型的衍生型。

在本发明所述的非均匀超材料中，所述小孔通过蚀刻、钻刻、光刻、电子刻或离子刻的方法在片状基板上形成。

在本发明所述的非均匀超材料中，所述的片状基板由陶瓷材料、环氧树脂或聚四氟乙烯制得。

在本发明所述的非均匀超材料中，所述小孔中填充有介质，所述介质材质与所述片状基板的材质不相同。

在本发明所述的非均匀超材料中，所述单元的等效介电常数ε与等效磁导率μ在片状基板选定的情况下，改变小孔的形状、设计尺寸和/或小孔在空间中的排列通过仿真而获得数值。

实施本发明的影响电磁波的超材料，具有以下有益效果：

1.体积小，不占用过多的空间；

2.简单、易于实现、低成本，通过超材料对电磁波加以影响，不依赖设备的种类及形状；

3.具有广泛的应用前景，通过超材料，所以可以使电磁波从一个方向转为另外一个方向、可聚焦电磁波波束、可用于制造高定向度天线、实现完美透镜、生成各种奇异的现象。

附图说明

图1是本发明实施例一种非均匀超材料结构方框图；

图2为图1的另一个视角。

图中各标号对应的名称为：

10片状基板，20小孔。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

“超材料″是指一些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。通过在材料的关键物理尺度上的结构有序设计，可以突破某些表观自然规律的限制，从而获得超出自然界固有的普通性质的超常材料功能。

“超材料″重要的三个重要特征：

(1)“超材料″通常是具有新奇人工结构的复合材料；

(2)“超材料″具有超常的物理性质(往往是自然界的材料中所不具备的)；

(3)“超材料″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。