光启超材料.docx

为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划光启超材料　　【XX年09月】　　超材料通过绕射传播达到最佳隐身效果通常的隐身技术是一种低可探测技术，通过雷达隐形、红外隐形和可见光隐形等，来改变己方目标的可探测性信息特征即现有的隐身技术是通过减小作战平台对入射电磁波或声波的散射截面进行隐身，而超材料则不再是反射或吸收波，而是改变波的传播路线，使波发生弯曲，以达到绕射传播的目的从而实现隐身因为极少有能量产生后向散射，超材料可以达到最佳的隐身效果隐身超材料位居美国国防部六大颠覆性基础研究领域首位，进入实战不再遥远自从XX年乌尔夫·莱茵哈特和约翰·彭德利关于隐形的论文发表后，隐身衣已成为电磁学、物理学、光学、材料科学及交叉学科最前沿和最热门的研究领域之一美国陆军要求企业研发可穿戴式光学迷彩，其需要具备类似于变色龙的能力，可以根据背景改变颜色和图案，而且最好无需电源产品必须全方位适应所有地形，还要能够适应各种温度，雨天和雪天均能正常工作，同时还不能影响官兵执行常规任务可以说，基于超材料初级的视觉隐形或者说视觉伪装已经要走出实验室，可能在5年之内就会走入实战。

XX年5月12日，美国军方已要求企业研发“隐形面料”，并希望在18个月内对第一批样品进行测试深圳光启研制超材料隐身衣XX年，原属史密斯小组的刘若鹏领导其团队　　研发出超材料隐身衣，外形如同一条黄色浴巾该成果刊登在美国《科学》杂志上，引起业界很大的反响XX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　　之一据报道，　　刘若鹏的隐身衣以数千块细小的“特异材料”片制成，这种人造纤维玻璃般的物料能控制光线研究员通过一系列复杂的计算辅助，把这些“特异材料”片排列成可以“抓取”微波，并且令它们的路径变弯当前，深圳光启、美国波音、雷神公司等正着力推动超材料技术的产业化进程未来超材料技术将向更宽频谱、数字化、智能化等方向发展，生产智能结构材料集成器件、军用隐身材料、通信遥感系统　　一、超材料与隐身衣　　1、传统隐身技术　　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()、龙生股份()、鹏博士()和鹏欣资源()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(来自:写论文网:光启超材料)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XX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　　2特征　　metamaterial重要的三个重要特征：　　metamaterial通常是具有新奇人工结构的复合材料；　　metamaterial具有超常的物理性质；　　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　　3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，XX年，北卡罗来纳州的杜克大学和伦敦帝国理工学院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　　4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光子晶体，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银作为介电背景，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(obliqueangledeposition,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(invisiblecloak)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，台北科技大学的任贻均(Yi-JunJen)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-shadowingeffect)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240nm，银纳米柱长650nm、宽80nm，并与基板法线夹66度角研究人员以波长介于300至850nm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690nm间会产生负折射，而理论上该系统在可见光波段(380-750nm)都会产生负折射　　宾州州立大学的AkhleshLakhtakia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(biaxialcielectric-magneticmaterial)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　　[1]貌的影响，并开始研发层状结构以降低能量的衰减　　5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　　[2]外线波长上实现同相传递和零折射率　　该研究由美国哥伦比亚大学机械工程系副教授王琪薇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杜克大学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XX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光量子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电场和磁场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”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医学上，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。