不规则多棱柱隐身罩材料参数的一般张量表达式

基于坐标变换理论推导了任意多棱柱隐身罩的隐身条件,并得到了相应隐身罩材料参数的张量表达式。根据导出的材料参数的张量表达式,通过全波仿真分别对三棱柱、四棱柱和六棱柱隐身罩进行了仿真验证,仿真结果证实了所得材料参数张量表达式的正确性;利用所推公式设计的隐身罩的确能够控制电磁波绕着内部被隐物体传播,并使波离开隐身罩时恢复成原来的传播方向,从而成功地将内部物体隐身。     

基于相变材料GST的红外隐身多层膜设计与光谱性能研究

为了实现在不同背景温度条件下的红外隐身, 需要研究具有可调发射率的红外隐身材料. 此外, 多波段兼容隐身技术在现代军事和科技中具有重要的研究价值. 本文设计了一种利用单一多层膜结构实现多光谱可调谐的超材料吸收器. 利用Ge2Sb2Te5 (GST)相变材料的晶态和非晶态不同属性, 该结构实现了在大气窗口8~13 μm波长范围内最大吸收率吸收从94.93%到9.19%的可控变化. 而且通过控制中间态, 结构对电磁波的吸收率可以实现连续变化. 同时, 该结构具有基于干涉效应的可调结构色, 通过改变顶层薄膜的厚度, 器件的颜色可以发生变化. 因而同时实现了在红外及可见光两个波段对电磁波的独立调控功能. 该超材料吸收器具有红外-可见光兼容隐身的潜在应用.     

基于集总电阻的超宽频带超材料吸波体设计

设计了基于集总电阻的超宽频带微波超材料吸波体,并通过仿真和实验进行了验证.依据等效媒质理论,通过S参数反演法计算了加载集总电阻的超材料吸波体结构等效电磁参数.结果表明:复合结构吸波体超宽频强吸收特性源于良好的阻抗匹配以及电谐振和磁谐振.此外,设计的复合超材料吸波体具有极化不敏感和宽角度吸收特性.最后,通过实验测试得到的复合超材料吸波体吸收率大于85%的相对带宽达到130.2%.设计的超宽频带吸波体将在电磁能量捕获和隐身领域具有广阔的应用前景.     

超材料圆柱壳电磁隐身效果数值仿真研究

以无限长超材料圆柱壳为理论模型,研究隐身超材料这种新型人工复合材料。基于Pendry坐标变换法,在压缩柱坐标系中,分析理想超材料电磁参数分布特性。为满足透波隐身,圆柱壳材料相对电容率和磁导率均是二阶旋转对称张量,在内界面处各向异性程度最高,参数径向分量趋于无限大,强烈抑制该方向电磁波的传播。运用全波仿真方法,从场总能量密度分布角度,比较研究了理想超材料与分层超材料、有耗超材料圆柱壳的电磁隐身效果,结果表明超材料具有良好的透波隐身性能。最后,针对隐身结构实际使用环境,对各向同性介质空间隐身圆柱壳的参数设置作了说明。     

圆柱形超材料电磁隐身旋转聚焦器的设计与仿真

研究一种新型可以旋转电磁波方向的超材料电磁隐身装置-圆柱形旋转聚焦器.基于坐标变换理论,设计出圆柱形旋转聚焦器对应的空间变换方式,并推导出该装置在不同区域的电磁参数张量.有限元软件的仿真结果验证了该装置预期的电磁功能.与先前的圆柱形超材料隐身聚焦器相比,该隐身装置在特定区域不仅能够实现电磁波能量的聚焦,还能够变换电磁波的初始传播方向.此外,在设计方法上对于旋转聚焦器的形状拓展也进行了讨论.      

二维连续体结构的拓扑和材料一体化设计

通过基于Wolff法则的连续体拓扑优化方法所获得的连续体结构最优拓扑中的材料往往呈非均匀性.为了实现二维连续体结构的拓扑和材料的一体化设计,在获取结构的最优拓扑后,利用具有周期性微结构的二维网格结构比拟原正交各向异性非均匀连续体结构,使得两者在力学性能上等效,从而实现最优结构的材料设计.数值算例验证了比拟方法的正确性及材料设计的可行性.     

长效超疏水纳米复合材料研究进展

随着材料表征及制备技术的发展,越来越多的人造超疏水材料及表面被制造出来,然而人造超疏水材料及表面的长效特性差,限制其在自清洁、防冰、防雾、防腐蚀以及油水分离等领域的实际应用,其长效特性的提升对于人造超疏水材料及表面在生产生活中的应用具有重要意义.根据超疏水材料维度的不同以及超疏水结构构筑单元维度的差异,本文将人造超疏水材料分为零维结构单元构筑二维超疏水材料;零维结构单元构筑三维超疏水材料;一维结构单元构筑二维超疏水材料;一维结构单元构筑三维超疏水材料以及基于块体材料的三维超疏水材料五大类,并综述了各类超疏水材料的制备方法及相应超疏水材料长效特性的研究.综合近年来超疏水材料的研究进展,提出了长效超疏水材料的设计思路和评价方法.     

一种折射率近零超材料的设计、制作和表征

利用人工结构制成的超材料能够实现天然材料所不具备的特性,电磁超材料作为一个新兴、多学科交叉领域,在理论探究和实验证明上都已成为近年来科学研究的热点之一,除单负和双负材料之外,电磁参数近零的超材料因其在光学隐身、天线雷达、军事等方面的应用也受到科学家的广泛关注。本文利用共振的H分形结构设计制作了在微波频段下折射率分布在[0,1]之间的微波超材料,而且利用微波波导传输线对多种变化尺度的晶胞结构进行电磁参数的测量,得到了每种晶胞结构对应的X波段折射率频谱,通过研究晶胞结构单元的等效电磁参数实现了一种折射率近零超材料,从而为实现近零折射率分布的变换光学器件如Inside-out Eaton Lens的实验研制提供了材料选择。     

晶圆级二维单晶材料生长的研究进展

低维材料因其原子级的物理尺寸而拥有独特的物理化学性质. 以石墨烯为代表的二维材料具有优越的光学、电学、力学及热学性能,在电子、光电、能源、催化等领域具有巨大的应用潜力. 大尺寸、高质量的单晶材料是大规模高端器件的应用基础. 为此,研究者们致力于实现晶圆级二维单晶材料的制造研究. 利用化学气相沉积法(CVD)制备二维材料具有薄膜质量高、可控性强、均匀性好等优点,因此,CVD成为制备高质量二维单晶材料的首选. 文章从二维导电石墨烯、绝缘氮化硼和半导体过渡金属硫族化合物入手,总结了近年来利用CVD技术外延制造二维单晶薄膜的研究进展,讨论了大面积二维单晶材料的制备策略与生长机理,指出了目前存在的问题,对未来高质量二维单晶薄膜的制备方法进行了展望. 该综述为进一步推动二维单晶材料的规模化应用提供借鉴.     

电磁超介质吸波体的研究

超介质吸波体具有传统吸波材料所不具备的电磁特性,为设计新型电磁防护材料和目标隐身材料提供了一种新的途径.本文介绍了分析超介质吸波体吸波机理的理论方法：等效介质理论,阻抗匹配理论以及分层介质的多次干涉理论.同时,利用单元组合法设计了多频点的螺旋吸波体、单层、多层和加载集总电阻的宽频吸波体,并对其吸波机理进行了研究.     

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.     

有限元方法在注塑模具分型线确定中的应用

文章提出了一种基于有限元的注塑模具分型线确定方法.该方法的主要流程为:(1)对产品模型的表面进行网格划分;(2)根据网格面与脱模方向之间的夹角确定模型中网格面的可视性;(3)将产品表面分为单一产品表面和复合产品表面,并将复合产品表面分解为单一产品表面;(4)通过调整规则将产品中的所有过渡面调整到可视面组和不可视面组;(5)通过查找可视面组和不可视面组的公共边界来确定模具的分型线.研究表明,该方法可以有效地确定模具的分型线,提高模具设计的效率.     

无托槽隐形正畸矫治器牙模轻量化

为了降低无托槽隐形正畸矫治器的制造成本,基于增材制造设计(DfAM)准则对光固化3D打印的树脂牙颌模型进行轻量化研究。运用宏观拓扑优化和介观点阵填充,建立7种优化的牙模,通过ANSYS有限元仿真选取3种最佳的牙模进行3D偏差实验研究,对其在压膜环境下的物理和力学性能进行评估。结果表明,在保证隐形矫治器的制造精度前提下,二维蜂窝点阵填充的牙模相比初始牙模质量降比达到21.67%,是最佳的轻量化设计方案。     

Demonstration of temporal cloaking

Recent research has uncovered a remarkable ability to manipulate and control electromagnetic fields to produce effects such as perfect imaging and spatial cloaking. To achieve spatial cloaking, the index of refraction is manipulated to flow light from a probe around an object in such a way that a 'hole' in space is created, and the object remains hidden. Alternatively, it may be desirable to cloak the occurrence of an event over a finite time period, and the idea of temporal cloaking has been proposed in which the dispersion of the material is manipulated in time, producing a 'time hole' in the probe beam to hide the occurrence of the event from the observer. This approach is based on accelerating the front part of a probe light beam and slowing down its rear part to create a well controlled temporal gap--inside which an event occurs--such that the probe beam is not modified in any way by the event. The probe beam is then restored to its original form by the reverse manipulation of the dispersion. Here we present an experimental demonstration of temporal cloaking in an optical fibre-based system by applying concepts from the space-time duality between diffraction and dispersive broadening. We characterize the performance of our temporal cloak by detecting the spectral modification of a probe beam due to an optical interaction and show that the amplitude of the event (at the picosecond timescale) is reduced by more than an order of magnitude when the cloak is turned on. These results are a significant step towards the development of full spatio-temporal cloaking.     

从负折射超材料到光学隐身衣

1964年俄罗斯科学家V.Vesalago从Maxwell方程组出发断言具有负折射率的左手材料(LHM)可以存在,1996年和1999年J.Pendry提出了LHM的初始设计。2000年D.Smith制成首个LHM,它可把微波波束弯折到与常规的不同方向。近年来LHM吸引了人们的兴趣,它也称为超材料,但在自然界并不存在。它可变更电磁波传播,从而造成负折射甚至隐形。一个时期以来,在微波和光频进行的隐身斗篷实验是2D或3D的,它们与通常的隐形方法显著不同。LHM的其他应用如左手传输线、成像技术等。本文首先对负折射研究和隐身衣设计的历史和进展作回顾,进而讨论了这些领域中理论与实验工作的意义。可以看出负折射问题是非常复杂的。还讨论了负折射与负波速、负折射与负GH位移的关系。     

A privacy protection method for continuous query based on location services

To solve the problem that the traditional location-based services anonymity model is not applied to the continuous query, quasi real-time cloak algorithm (QR-TCA) has been proposed, and the non-delay cloak model (N-DCM) has been established. After comprehensive analysis of location-based continuous query privacy protection models, a model that can solve the user service delay problem is proposed, which can provide the users with quasi-real time location-based services. The experiment measures the N-DCM model with multiple dimensions, such as service response time and service quality of standard datasets. The experiment results show that the method is suitable for continuous query location privacy protection and can effectively protect the user’s location privacy.     

基于探地雷达的水库坝基渗漏正演模拟

水库坝基渗水将带来溃堤的风险,造成水资源浪费及生命财产的损失,针对现有技术无法确定坝体渗水洞坐标的实际情况,提出采用探地雷达对坝体进行日常检测。利用时域有限差分法(FDTD)对在二维空间进行FDTD按照Yee氏网格离散处理的原理,得到其电磁分布方程,基于水库坝基的实际构造,建立了空气层、混凝土层、黏土层及两个渗水洞的理想模型,并依据理想模型建立了带有石灰岩干扰点的混凝土层干扰模型。利用MATLAB实现系统架构,并进行正演模拟。结果显示:探地雷达可以用于较深目标体探测,通过改变探地雷达电磁波中心频率,并对比50,100和200MHz三种频率雷达电磁波的检测频谱,又对带干扰模型进行了模拟,验证了100MHz频率雷达电磁波,用于复杂地形的检测效果更优。     

地方政府性债务风险测度及防范化解对策

通过风险分析及提出的防范化解对策为政府风险治理提供决策参考,防止风险的进一步蔓延.分析风险产生的背景,危害,衡量指标及产生的主要原因,收集我国直辖市等省级政府的债务率数据,以重庆市财政收入、债务数据为例,使用KMV模型(美国KMV公司信用风险管理模型)对地方政府债务风险进行测度.研究结果表明,要严防死守控制发债规模的额度,有必要创新建立专家系统与人工神经网络结合的债务风险预警系统,建立政府性债务风险应急处置机制;加快推进融资平台公司转型,进一步规范区县政府变相违规举债行为,严格责任追究,抑制新的隐形债务增量产生.     

裂缝多孔介质中达西流动的有限差分方法

用差分方法来模拟二维裂缝多孔介质中的单相达西流动问题.采用降维模型对二维区域内的裂缝进行建模,相比整个区域而言裂缝的宽度很小并且把裂缝视为一个一维的界面,流体通过裂缝会和周围多孔介质发生耦合现象.在裂缝和周围多孔介质中,流体流动均遵循达西定律和守恒定律.采用差分方法来求解降维模型中推导的流体流动方程.通过数值实验验证了该方法的有效性,并证明了裂缝是快速通道还是地质屏障取决于裂缝处渗透率张量的大小.