基于BST-MgO介质Mie谐振的各向同性负磁导率复合材料

由Mie谐振原理和有效媒质理论出发, 设计并制备了一种具有各向同性负磁导率的介电复合材料. 该介电复合材料由高介电常数的BST-MgO铁电陶瓷立方块颗粒均匀分散在低介电常数的聚四氟乙烯介质中而形成. 微波测量和理论计算表明, 该复合材料在第1级Mie谐振附近表现出强的磁谐振, 并且具有负的磁导率. 该磁谐振起源于电磁波在介电颗粒内诱导产生的环形位移电流, 使得该介电颗粒等效于一个磁偶极子, 并且其谐振频率可由颗粒的大小和介电常数调节. 基于Mie谐振的介电复合材料为红外和可见光频段各向同性左手材料和隐身斗篷的实现提供了一种简单易行的方法.     

声学计算超材料

尽管数字信号处理器已广泛用于执行复杂计算任务,但仍存在诸多不足,譬如模-数转换器成本高昂、运算复杂度高、低速和高功耗等.出于这个原因,最近人们对基于波的模拟计算产生了浓厚的兴趣.这种计算避免了模-数转换并可以执行大规模并行运算,特别是借助人工设计的超材料,一些对声波进行模拟计算的新方案陆续被提出.这种被称为计算超材料的计算系统,其计算速度可以与波速一样快,尺寸与波长一样小,可以对传入的波包进行复杂的数学运算,甚至可以执行积分、微分方程的计算.这些功能有望实现基于声波传播的新一代超快速、紧凑和高效的计算硬件.本文讨论了声波计算超材料领域的最新进展,调研了用于执行模拟计算的最新的超结构.接着,进一步介绍了声波计算超材料的应用,包括图像处理、边缘检测、方程求解和机器学习.最后,对研究的关键问题和未来可能的方向进行了展望.     

声学计算超材料

尽管数字信号处理器已广泛用于执行复杂计算任务,但仍存在诸多不足,譬如模-数转换器成本高昂、运算复杂度高、低速和高功耗等.出于这个原因,最近人们对基于波的模拟计算产生了浓厚的兴趣.这种计算避免了模-数转换并可以执行大规模并行运算,特别是借助人工设计的超材料,一些对声波进行模拟计算的新方案陆续被提出.这种被称为计算超材料的...     

水声超材料研究进展

水声材料的应用是潜艇等水下航行器实现声隐身及提升声探测性能的关键所在.近年来,随着声学超材料的蓬勃发展,各种类型的水声超材料也被提出.相比空气声,水中声波波长更长,传播损耗却小得多,故水声比同频率空气声更难以控制;此外,水介质的密度和声阻抗比空气介质大得多,常规金属不能再被视为刚性而变成弹性体,且水对结构的流体负载不能忽略,故水声超材料的设计和性能预测更为复杂.本文综述了近年来水声超材料的发展历程,主要针对吸收型、去耦型、聚焦型三类与潜艇声隐身和声探测密切相关的水声超材料,对其分类、基本特性、物理机理、研究动态等进行了详尽归纳和总结,并对其发展中面临的难题和趋势进行了探讨和展望.相比传统材料,水声超材料展现出众多超常声学特性,但仍存在低频宽带声波调控能力有限、不能有效兼顾大静压等环境要素、加工制造工艺不足等问题.未来研究中应着力克服上述不足,朝着低频宽带、全向、大平面尺度、亚波长厚度、轻量化、大耐压及多功能复合、环境适应性等方向发展,以更好地实现工程化应用.     

Ni-Zn-Cu系铁氧体的磁性和铁磁共振研究

近年来,由于微波遥感、高分辨雷达、导弹制导和射电天文等的薷要,毫米波技术有了较大和较快的发展,因而促进了适应毫米波需要的旋磁器件和材料的研究。对非共振区旋磁器件说来,主要要求旋磁材料具有高的饱和磁化强度和低的铁磁共振线宽,在要求温度稳定性高和材料成本低时,还需要材料具有高的居里点和低的烧结温度,后者可以降低能源的消耗。 Li和Ni尖晶石型铁氧体具有高的居里点,根据亚铁磁性理论和铁氧体制备工艺经验,通     

异向媒质及其实验验证

同时具有负介电常数和负磁导率的人工媒质具有许多与通常媒质不同的奇异性质, 这种人工媒质的新发现引发了国际电磁学领域极大的关注. 这类媒质为“异向媒质”, 介绍了微波频段异向媒质的制作方法, 利用直角形和平行四边形异向媒质进行了负折射实验及波束位移实验. 实验结果表明, 我们制作的媒质在特定的频带内同时具有负的介电常数和磁导率.     

弹性板波超材料研究进展

超材料指具有超越天然材料性能的人工材料,因其独特的物理性质及广泛的应用领域而受到人们的关注.固体中的弹性波被广泛应用于无损检测、无线通讯、无源传感等领域,具有重要的应用价值.不同于流体声波,固体中的弹性波由于存在纵波与横波的耦合及模式转换,更难以进行精确操纵,这就给超材料的应用提供了很好的舞台.本文以弹性波中极具代表性的板波作为焦点,较为系统地回顾了板波超材料的发展历史、主要研究进展及其在未来信息功能器件发展方向的潜力.     

声学超材料的非互易性研究进展

声学超材料的非互易性在声学整流、声拓扑和隔声降噪等领域具有重大的应用前景,引起了广泛的关注和研究.然而,互易性是线性系统中波动方程的基本性质,它源于系统的时间反演对称性.要打破系统的互易性,实现声波的非互易性是极其困难的.本文总结了声波非互易性的研究成果,主要从基于非线性介质、动态分量、磁弹性相互作用等实现声波非互易性的3种方法出发,给出了相应的原理、发展历程以及存在的问题.最后,指明了声波非互易性在未来研究的重要方向,以期为相关研究提供有效参考.     

含机构位移模式的超材料低频宽带波动控制

基于谐振微结构的超材料普遍存在有效工作带宽狭窄和工作频率位置受谐振子质量控制的问题,严重制约了弹性波超材料的应用推广.本文通过将机构位移模式引入超材料中,设计了由圆盘连杆机构组成的机构超材料,研究了其零频负刚度和双各向异性.通过同时引入机构位移模式和内部阻尼,在不增加整体质量的前提下,实现了局域谐振超材料的低频宽带振动控制.本文的研究探索了机构超材料中局部机构位移与整体超低频波动强耦合的机理,为工程结构的宽低频波动与振动控制提供了理论基础与设计指导.     

还原富钙CaGe:YIG薄膜铁磁共振谱中的分层体模

一、前言 磁性薄膜的铁磁共振谱测量是探测薄膜磁性物理的一个重要手段,由铁磁共振谱随外磁场与膜法线所成角度的变化及其温度特性,可提供丰富的有关薄膜各向异性、表面状况和体不均匀性等多方面的信息。     

大别造山带岳西沙村镁铁-超镁铁岩体的锆石U-Pb年龄

北大别造山带岳西沙村镁铁 超镁铁岩侵入体的单颗粒锆石稀释法U Pb年龄测定结果为 ( 12 8± 2 .0 )Ma ,表明该岩体的侵位时代在燕山期 ,与大多数中生代花岗岩一样 ,是燕山期岩浆活动的产物 ,而不是发生在印支期与扬子陆块俯冲及超高压变质作用有关的同碰撞侵入岩     

等磁化强度单晶LaYIG/GGG/LaYIG/GGG多层磁性薄膜的铁磁共振研究

自从我们首先制备了LaYIG/GGG/LaYIG/GGG等磁化强度单晶多层磁性薄膜以来,这种多层薄膜已经在线性色散微波延迟线及其它器件中得到了应用.近年来已有许多作者进行了与其相似的多层膜的铁磁共振和静磁波传播特性的研究.这些研究,对于单晶多层磁性薄膜在微波领域里的应用无疑是非常重要的.但是,迄今为止对于这种单晶多层磁性薄膜     

常规材料与超材料间的近场辐射换热分析

研究了超材料参数对辐射热交换的影响, 同时分别选用超材料、铝、硼掺杂硅3 种材料, 计算并分析了两个半无限大物体光滑平行表面间的近场辐射换热. 数值计算结果表明,不同材料间的辐射热交换与对应的同种材料之间的辐射热交换相比, 辐射热交换的增强和减弱取决于材料的辐射性质. 本工作将为实际应用中材料的选择提供一定的参考价值.     

大别山同碰撞镁铁-超镁铁岩侵入体的Sm-Nd年龄及其地质意义

在大别山的北大别地体,有许多辉石岩-辉长岩侵入体出露(图1),已有的年龄数据中仅有一个祝家铺辉石岩Sm-Nd等时年龄((230±30.7)Ma),显示它为同碰撞岩浆岩.然而,它们的角闪石~(40)Ar/~(39)Ar年龄为(124.1±0.6),(125±0.5)和(129.7±0.6)Ma.一些作者根据该类岩石没有变形变质的特征、与围岩(片麻岩)的侵入关系以及~(40)Ar/~(39)Ar年龄认为该区辉石岩-辉长岩是碰撞后侵入岩,还将大别山缺少同碰撞岩浆岩作为俯冲陆壳不可能析出大量流体交代楔形地幔并引发部分熔融的旁证.因此弄清这类侵入岩的真实侵位时代具有重要的地质、地球化学意义.我们研究了北大别任家湾含长斜方辉石岩的Sm-Nd年代学,证明它们是同碰撞侵入岩.     

力电耦合主动超材料及其弹性波调控

超材料是实现新奇弹性波调控功能的关键所在.其中,被动超材料最先被研究者关注,目前已实现了波动阻隔、负折射、波聚焦、绕射隐身等反常波动效果,因此被动超材料在低频减振降噪、结构健康监测和波动能量收集等方面有着广泛的应用前景.然而,被动超材料在制备完成后,其等效属性和波控功能很难再根据实际需求进行调节,限制了其在真实工作环境中的应用.近年来出现的力电耦合超材料能够实现波动性质的主动调节,突破了被动超材料的限制,因此受到越来越多的关注.力电耦合超材料在微结构材料组分和拓扑构型之外引入多物理场耦合效应来改变等效属性,并能通过外部电场控制实现特定的非常规属性或者材料属性的主动甚至自适应调节.本文首先介绍力电耦合超材料的基本概念.然后,根据外部电场作用方式的不同将力电耦合超材料分为两类;并从等效属性的电场调控机理、耦合电场/微结构设计和波控功能等方面,对力电耦合超材料的研究现状和发展趋势进行了详尽的介绍和讨论.最后,针对波动控制的功能拓展、宽低频实现机理、动态均匀化以及高效数值预报等方面,对未来力电耦合超材料的研究方向与应用领域进行展望.     

超材料结构的弹性波带隙主动调控研究进展

周期超材料结构由多个相同的子结构根据一定的规律性和周期性组成,具有特殊的力学特性,比如带隙.弹性波只能在特定的频带(通带)内沿超材料结构传播,而在其他频带(带隙或禁带)内的弹性波将被阻隔.利用带隙特性可以实现弹性波过滤、振动和噪声控制等,由此学者进行了大量的研究工作,希望获得各种具有更好带隙特性的超材料结构.然而在实际工程应用中,超材料结构的尺寸往往已被固定,频率带隙的宽度以及位置往往成为限制其实用性的问题.因此,分析超材料结构中弹性波带隙的主动调控具有重要的理论与实际意义,可以为周期结构的振动控制和减振设计提供理论依据.本文针对周期超材料结构,综述了其中弹性波带隙主动调控问题的研究现状,简述了近年来发展的弹性波带隙主动调控研究方法,介绍了热点的研究结果,并提出了值得进一步深入研究的问题.