BST陶瓷异向电磁特性的研究

本文提出了一种构造全介质异向介质的全新方法，根据Maxwell方程组及本构方程中传导电流与位移电流对于物质电／磁偶极短的相同贡献，BST陶瓷中体位移电流取代金属中面传导电流，使得BST陶瓷具有异向电磁特性．从理论和实验上证明了这一理论的正确性．     

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。     

负折射物质特性的理论分析

从基本的电磁场理论出发,分析和解释负折射物质的电磁特性,以及负折射物质中的逆Cerenlov现象、逆Doppler现象、负折射率和完美透镜的工作原理,帮助人们更加清楚地认识负折射物质的本质特性,更好地开发和应用好负折射物质.     

左手材料和负折射

就上世纪60年代关于其理论预言开始,着重介绍了左手材料和负折射现象的基本原理及主要应用,并结合近几年的研究成果,指出在结构设计和理论完善等方面仍需进一步研究．     

一种基于零参数异向介质的新型高指向性微带天线

本文介绍了一种基于平面零参数异向介质的新型高指向性微带贴片天线(microstrip patch antenna,MPA)。异向介质单元的引入使得该天线的有效介电常数在8.75GHz频率附近趋于0,并产生负折射效应。仿真和实验结果都表明:由于异向介质的负折射特性使得天线的指向性得到加强。     

新型人工电磁介质与负折射国际研讨会

新型人工电磁介质和负折射国际研讨会（International Workshop on Meta—materials and Negative Refraction）于2005年8月27-29日在浙江大学召开。会议共有120余名代表参加，包括来自美国、英国、瑞典、俄罗斯、芬兰、日本、新加波等国家以及中国香港和台湾地区的代表。研讨会共有特邀报告4个，专题讲座4个，专题报告26个，以及17个张贴报告。主要内容如下：     

频率对二维声子晶体平板负折射成像的影响

以二维钢/空气三角排列声子晶体为模型,利用多重散射方法分析声子晶体平板负折射成像过程中声波频率与等效负折射率、入射角的变化关系。研究结果表明:平板负折射成像与声波频率及波的入射角度密切相关;对不同的入射波频率,平板的等效负折射率不同,且随着频率增加,等效负折射率绝对值变小;对于确定的晶格结构,只有在确定的频率范围、确定的入射角范围内,才能发生明显的负折射现象;对于某一确定的入射波频率,平板负折射存在一个最大入射角,且随着入射声源频率的增加,这个最大入射角变小,入射波耦合进入声子晶体平板的信号减弱,进而影响像的强度和清晰度。     

光子晶体负折射的计算机仿真研究

在计算机上采用MATLAB编程进行理想透镜和负折射三棱镜的光路仿真,分析光在光子晶体中的成像条件,重点计算一种典型的二维光子晶体:负折射三棱镜光子晶体的色散特性.结果发现,光子晶体负折射成像的条件是晶体两侧的折射率与晶体折射率必须绝对值相等,晶体的厚度必须大于光源到晶体的距离;光线在进入负折射率光子晶体三棱镜时,会存在一个最大偏向角,负折射三棱镜光子晶体可以通过调节光子晶体的结构参数来改变其色散特性.因此,在实际应用中可以利用光子晶体的色散特性,通过调节相关的结构参数来对分光仪和波分复用/解复用器等光学器件进行相关的性能优化.     

负折射系统中的光学补偿效应

利Pendry提出的坐标变换方法,研究了负折射材料构成的旋转椭球体、旋转抛物体和双球面系统中的光学补偿效应,发现系统的介电常数和磁导率为某一定值,该系统就具有相应的光学补偿效应,即从系统中某一点所发出的光线可传播至系统中另一点,该点的光场和光源完全一致．特别是双球面系统,其介电常数和磁导率可设计为一个标量,大大降低了技术上的难度,从而可能应用于某些实际光学系统．     

新型负折射材料的发展和应用

负折射现象是一种反常的折射现象,其与常规的折射现象存在很大的不同.随着实验条件的完善和各种技术的不断进步,越来越多的具有负折射现象的材料被发现了.本文在介绍负折射材料特性的基础上,着重介绍了几种新型的负折射材料及其应用,并作了展望.     

BST/MgO复合陶瓷的结构和介电性能

采用陶瓷烧结工艺制备了BST/MgO复合陶瓷,研究了不同MgO含量对材料微观结构和介电性能的影响.实验结果表明:BST/MgO复合陶瓷中只存在BST和MgO两相,Mg元素大部分以MgO独立相的形式存在,少部分固溶到BST晶格中;加入MgO有细化晶粒的作用,使晶粒大小更均匀;BST/MgO复合陶瓷比纯BST的相对介电常数和介电损耗均有明显下降,随着MgO质量分数的增加,相对介电常数下降,介电损耗略有增加.当频率为1 MHz,MgO质量分数为20%时,相对介电常数和损耗分别为315和0.004 8.     

Theoretical investigation of negative refraction in metallic and ferromagnetic composites

A new design of LHM (left handed material) is suggested, in which the wave vector k and the energy flow S (the Poyming veclor) are in the opposite direction. Metallic cores or lines are coated with ferromagnetic layers to obtain negative permittivity and permeability. This design may bring some improvements over the binary design, such as higher homogeneity, smaller volume size, lower power loss, higher convenience and economy. The analytical expressions for the permiltivily s and permeability μ are shown to be negative in certain direction and frequency regions. Two specific structures are theoretically discussed and proved to be left-handed.     

用惠更斯作图法研究左手材料的负折射现象

针对理解电磁波在左手材料中的传播特性,在详细分析了该介质中电磁波波矢量k的方向、大小和坡印廷矢量s之间关系的基础之上,根据电磁场理论探讨了电磁波在右手、左手材料分界面上的反射和折射(各介质都是各向同性的)现象。并运用惠更斯作图法解释了电磁波由右手材料穿越左手材料时的负折射现象。指出发生负折射现象的根本原因是由于电磁波在左手材料中传播时其波矢量与坡印廷矢量的方向相反。     

BST薄膜的湿法化学刻蚀工艺优化及应用初探

采用sol-gel法在SiO2/Si衬底上制备了Ba0.7Sr0.3TiO3(BST)薄膜.利用湿法化学刻蚀技术对BST薄膜进行图形化.通过实验结果对比,选择HF/HNO3/H2O2/H2O(体积比为1∶20∶50∶20)的混合液作为最佳刻蚀液.扫描电镜(SEM)结果表明,刻蚀后BST薄膜表面干净,无残留物,图形轮廓清晰.原子力显微镜(AFM)和X射线衍射(XRD)结果显示,刻蚀后BST薄膜表面粗糙度增大,结晶性退化.对刻蚀后的薄膜在600℃后退火处理,能要在一定程度上恢复其表面形貌和结晶性.应用优化工艺制备BST薄膜阵列,采用剥离法将Au,Ni/Cr和Pt/Ti电极进行微图形化.最后,成功地制备了Au/Ni/Cr/BST/Pt/Ti/SiO2/Si结构的8×8元的红外探测器阵列.     

空气负离子浓度的实验研究

测试了周围生活环境中的空气负离子浓度，并通过实验测试了衰减距离、摩擦、风速、温度、湿度等影响因素对材料产生负离子的影响．实验结果表明，周围生活环境中空气负离子浓度小于500个／cm^2，外界空气负离子浓度大于1500个／cm^2，空气负离子在环境中的衰减距离为20cm左右．当临界风速处于3m／s-10m／s之间，风速的摩擦可以产生负离子；相对于摩擦，温度、湿度的变化对材料产生负离子的影响较小．     

基于GM（1,1）模型的变形预测研究

变形监测是大型建筑物、构筑物安全运营的保障性工作,而要避免灾害的发生,则需要进行相应的预测预警。从变形监测理论出发,探讨了当前变形预测的模型,开发了基于MATLAB的GM（1,1）模型计算程序,结合某沉降变形监测数据进行了预测分析,给出了预测精度评价和对比图,对GM（1,1）模型在变形预测中的应用是一次很好的实践。     

TiO_2/SiO_2复合材料的制备及其光催化性能的研究

以钛酸丁酯和正硅酸乙酯为主要原料,用两步溶胶-凝胶法制备了TiO2/SiO2复合材料,并对其光催化降解活性艳红X-3B溶液的性能进行了研究,考察了Ti∶Si摩尔比、焙烧温度、初始浓度和催化剂用量对其光催化降解率的影响。结果表明,当n(Ti)∶n(Si)=6∶1,焙烧温度为500℃时TiO2/SiO2复合材料的光催化活性最好,比相同条件下纯TiO2的光催化活性有明显提高;相同条件下,降解率随溶液初始浓度的升高而降低,催化剂用量存在最佳值,25 mg/L的活性艳红X-3B溶液,催化剂用量的最佳值为1.6 g/L。     

Synthesis and Characterization of Poly[ 2, 2- （m-phenylene） -5, 5-bibenzimidazole ] in 1-butyl-3-methylimidazolium Chloride

Poly[2,2-(m-phenylene)-5,5-bibenzimidazole](mPBI)were synthesized by mixing 3,3’,4,4’-tetraaminobiphenyl and isophthalic acid in 1-butyl-3-methylimidazolium chloride([BMIM]Cl).Intrinsic viscosity of mPBI polymers was 0.67 dL/g which was measured in 96%sulfuric acid.The polymer was characterized by Fourier transform infrared spectroscopy(FTIR),nuclear magnetic resonance(1H-NMR),and thermogravimetric analysis(TGA).The effects of polymerization conditions on the intrinsic viscosity of mPBI were investigated.It showed that the molecular weight of polymer mainly depended on pre-reaction time and reaction temperature.Comparison of structure and properties of mPBI synthesized in ionic liquids(ILs)and polyphosphoric acid was also reported.It indicates that the ionic liquids are a kind of good solvents in synthesis process of mPBI and ionic liquids mainly affect molecular weight of mPBI.