导读:本文包含了超构材料论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:声学超构材料,负等效质量密度,谐振,空心管
超构材料论文文献综述
陈怀军,赵文霞,翟世龙[1]（2019）在《可调谐的负等效质量密度声学超构材料实验研究》一文中研究指出结构简单和宽频响应是负等效质量密度声学超构材料(Acoustic metamaterial,AM)的重要研究目标.本文基于局域共振理论设计了一种结构简单的空心管实验模型,利用声学传输线理论证明其谐振频率与空心管内径密切相关.实验测试的3种不同内径空心管AM的透射曲线分别在1 550 Hz,1 400 Hz和1 300 Hz处出现透射低谷并伴随相位扭折,表明空心管AM在对应的频率附近发生谐振,且符合随内径增大谐振频率降低的理论结果.利用提取参数法实现了3种AM分别在1 143～1 662 Hz,998～1 492 Hz和845～1 352 Hz时的负等效质量密度.通过模拟声场分布阐述了空心管AM负等效质量密度形成的物理机制.空心管结构的提出为设计结构简单、宽频响应负等效质量密度的AM提供了一种可行的模型.(本文来源于《西北师范大学学报(自然科学版)》期刊2019年06期）
田源,葛浩,卢明辉,陈延峰[2]（2019）在《声学超构材料及其物理效应的研究进展》一文中研究指出声学超构材料作为一种新型的人工结构材料,拥有天然材料所不具备的超常物理特性,进一步拓展了材料的声学属性.同时,声学超构材料可以实现对声波精准的、可设计的操控,以及许多新颖奇特的物理现象,如声准直、声聚焦、声场隐身、声单向传输、声学超分辨成像等,具有重要的理论研究意义和应用价值.另外,拓扑材料的研究已延伸至声学领域,声学超构材料的拓扑性质成为近年的研究热点,受到人们的广泛关注.其鲁棒性边界态具有缺陷免疫、背散射抑制的特性,应用潜力巨大.本文综述了近十几年来声学超构材料的研究概况,介绍了相关的代表性工作,包括奇异等效声学参数的超构材料、声学超构表面、吸声超构材料、声学超分辨成像、宇称时间对称性声学和拓扑声学等,阐述了声学超构材料的设计理念和方法,并对其技术挑战和应用前景进行了讨论和总结.(本文来源于《物理学报》期刊2019年19期）
易飞[3]（2019）在《超构材料红外探测芯片的研究进展》一文中研究指出在梳理超构材料的概念与发展历程的基础上,着重分析了超构材料对波长、偏振态、相位等电磁波参量的调控作用。结合红外探测芯片及成像系统的发展趋势,介绍了超构材料与红外探测芯片的结合,及其在双色/多色成像、偏振成像、高光谱成像等先进成像模式中的应用,以及国内外相关研究进展。(本文来源于《飞控与探测》期刊2019年03期）
路光[4]（2019）在《超构材料对电磁波的调控及在太阳射电观测中的应用研究》一文中研究指出操纵人工微结构实现对电磁波的奇异调控一直是科技工作者研究的热点。超构材料(Metamaterials)是一种新型的人工微结构材料,因为其可以具有与常规材料不同的介电常数和磁导率,所以超构材料能够带来许多新奇的电磁特性,如负折射率、逆多普勒效应、完美成像等。其中一种具有双曲拓扑色散的各项异性超构材料被称为双曲(hyperbolic)超构材料,因为其具有大波矢(高k)和反常色散等特性,可以具有不同于其他超构材料的电磁特性,近几年受到了大家的广泛关注,但是在近紫外和可见光波段利用双曲超构材料与普通介质材料构建光子微结构实现特殊电磁调控的研究,特别是实验相关工作,在国内外开展还比较少,所以针对含双曲超构材料的人工光子微结构的相关科研探索的科研价值和应用前景广阔。超构材料由于具有天然材料所没有的奇异电磁特性,为高性能微波天线的设计提供了一种新的思路,针对超构材料天线的研究也已经广泛展开,但是超构材料天线在太阳射电领域的应用研究还未见报道。微波段是开展射电天文观测特别是太阳射电观测的重要窗口,天线作为观测设备的重要组成部分,其性能极大的决定了整个系统的观测性能。但传统的太阳射电观测设备由于需要捕捉微弱的太阳爆发信号,多采用大口径的抛物面天线,造成整个系统的体积庞大、造价高和维护难度大等缺点。特别是针对空基射电望远镜,其对天线本身的体积、形状和性能指标有更高的要求,因而对体积小、易共形和易维护的新型天线的研制是组建新型射电观测设备中非常重要内容。超构材料平面天线具有超薄、小尺寸、低质量及容易与其他器件共形等优点,如果可以实现大的辐射口径面积,同时又具有不低于传统抛物面天线的辐射性能,则可以替代传统抛物面天线用于设计新一代高性能太阳射电观测设备。本文的研究内容包含两部分,一是基于双曲超构材料实现的光子微结构的反常光子带隙和反常光子局域的理论和实验研究,二是超构材料平面天线在太阳射电观测中的应用研究。论文第二章中,我们利用双曲超构材料和传统介质材料组成光子晶体和光子异质结构,对这些人工微结构实现的反常光子带隙和反常光子局域开展了理论和实验研究。根据不同的研究内容,本章的工作分为以下两部分。(1)我们利用双曲超构材料和介质材料组成的一维光子晶体,在实验上观察到了一个对入射角度不敏感的光子带隙,光子晶体中的双曲超构材料是由亚波长金属介质多层膜实现。这种角度不敏感的光子带隙是由于双曲超构材料与介质材料中的相位变化补偿效应导致的。具有角度不敏感的光子带隙的人工光子微结构可以用于设计全向反射器和全向滤波器等新型光子器件。(2)在近紫外和可见光波段,我们从理论上和实验上研究了由金属和含双曲超构材料的有限光子晶体组成的光子异质结构中的角度不敏感的界面模,并利用该结构实现了宽角度的完美光吸收。这种无色散的界面模来源于金属与含双曲超构材料的有限光子晶体组成的光子异质结构中的相位补偿机制。我们的实验结果表明,在0-45度的角度范围内,光子异质结构对光的吸收超过了0.91,可以用于设计宽角度的完美光吸收器。论文第叁章中,在微波段,我们利用磁单负超构材料的奇异电磁特性,进行了亚波长超构材料平面天线的理论和实验研究,并进一步进行了基于该新型天线的太阳射电观测设备的研制和观测研究。本章的研究工作分为以下四部分:(1)我们首先设计了可实现零反射相位的人工磁单负平面超构材料,利用这种超构材料,在GHz频段构造了具有超大接收面积的亚波长谐振腔超构材料平面天线。该天线在具有平面化和超薄厚度的基础上,同时具有超大的辐射口径、高增益和良好的方向性等优良特性。该类型天线的有效接收面积主要由天线辐射源阵列的大小决定,而其方向性等性能主要与辐射源阵列的排布方式有关,我们发现非均匀馈电方式比均匀馈电使天线有更好的性能。进一步研究发现,该类型天线具有与相等有效接收面积的抛物面天线非常接近的性能指标,因此,具有替代传统大型抛物面天线用于太阳射电观测的潜在应用价值。同时为了实现在高频点的太阳辐射流量监测,设计并制备了多个频点的大尺寸亚波长谐振腔超构材料平面天线。(2)为了解决太阳射电观测中多频点观测的需求,我们利用双层的平面超构材料,在GHz频段设计了一个可以独立辐射或接收两个频率电磁信号的亚波长谐振腔平面天线。我们制备了该天线并在微波暗室中测量了天线的辐射性能,该天线在具有平面化和超薄厚度的基础上,同时在两个工作频率都具有高增益和良好的方向性。该新型双频天线很好的克服了传统腔体天线受腔体共振条件限制,只能在共振频率或共振频率倍频工作的缺点。(3)为了满足太阳射电观测中对不同圆极化电磁辐射信号的观测需求,我们基于磁单负超构材料,进行了圆极化亚波长谐振腔超构材料平面天线的理论和实验研究。我们设计了有圆极化信号选择特性的亚波长谐振单元,并以此构建有圆极化信号选择能力的超构材料,利用这种超构材料作为腔体天线的部分反射层,辐射源采用普通的线极化辐射贴片,实现了接收圆极化电磁波或者将线极化电磁波转换成圆极化电磁波辐射出去的功能,该天线结构简单,不需复杂的馈电网络就可以实现高性能的圆极化天线辐射性能。(4)基于新型亚波长谐振腔超构材料平面天线,我们研制了一套F107指数太阳射电辐射流量计,该新型辐射流量计具有模拟器件少、可以绝对定标、重量轻、体积小、便于组装架设、方便更换测试地点等优点。我们利用辐射流量计进行了长时间的太阳F107指数观测,观测结果与国外数据同类设备的观测结果吻合。(本文来源于《山东大学》期刊2019-05-24）
秦苑[5]（2019）在《拉胀超构材料的设计及相关性质的研究》一文中研究指出力学超构材料(Mechanical Metamaterials)因为人工设计的微结构所带来的奇特性质,得到研究者广泛关注。作为力学超构材料重要的一类,拉胀超构材料(Auxetic Metamaterials)由于人工微结构的独特变形机制,呈现出负的泊松比,从而带来一系列优异的力学性质,可应用在智能纤维、传感器、保护装置、减振和生物医药领域。目前,拉胀超构材料的设计主要基于凹角结构、手性结构、旋转刚体结构和折纸结构等物理模型。本文首先讨论了拉胀超构材料的设计思路,其次基于凹角结构和手性结构设计了一些新颖的力学超构材料,利用复模法和3D打印制备了两种凹角和手性拉胀超构材料,最后对其应力、应变和弹性波传播进行了实验测量和模拟,并提出相应的理论模型。1.基于反手性结构设计了一种连杆面外弯曲的拉胀超构材料。通过有限元方法分析发现该结构压缩变形时应力与其弯曲程度正相关,改变连杆的曲率可以调节该拉胀超构材料的有效刚度。2.基于凹角结构设计了一种“拱形”单元。单轴拉、压实验结果表明该结构具有明显的拉胀现象和“J”型应力-应变曲线。利用COMSOL模拟分析发现结构的泊松比极值,泊松比极值的应变、具有负泊松比的应变范围都强烈依赖于结构的几何参数。3.运用有限元分析对叁种手性结构进行系统的研究,结果表明手性结构具备稳定的泊松比和优异的力学性能。叁种手性结构因为连杆和中心体的有效质量差,可以产生明显的弹性波带隙。实验上对层状结构从5Hz到10 kHz的振动透过率进行测量,结果与模拟值吻合较好。4.以具有面外振动模式的准二维手性为基础,设计了一种立方体叁维手性结构,该结构具有叁条明显的弹性波带隙(宽度为40%、41%、72%),第一带隙归一化起始频率为0.015。实验上测量了基于3D打印制备的样品在20Hz-7kHz范围内透过率,结果表明在禁带频率内透过率明显降低(-70dB)。以刚体-弹簧模型为指导,在中心圆盘嵌入铜块可以加大该结构的带隙宽度(63%、83%、87%)和降低第一禁带归一化起始频率(0.006)。(本文来源于《南京大学》期刊2019-05-23）
仲帆[6]（2019）在《金属/介质/金属超构材料中的自旋霍尔效应和热辐射调控》一文中研究指出人类的发展历史中很重要的一部分就是对信息传递、处理手段的发展。古时候的人们只能用信鸽、烽火等原始手段传递信息,效率低下且信息简单。而随着近代电磁波的发现,人类开始通过无线电来传递信息,效率大大提高。随着上个世纪量子理论的提出,直接催生了电子工业,为当今信息技术的飞速发展打下坚实的基础。大家知道信息的传递和处理是物理过程,其载体主要为电子和光子。第一台电子计算机的问世,是以电子为主要载体的一次信息处理手段的飞跃。电子集成技术自此快速发展并直接让我们人类进入信息化时代,个人电脑、手机等各种电子产品的普及也为互联网、人工智能等新兴产业提供了发展的基石。未来的信息技术发展离不开处理传输速度更快、信道更宽、理念更为先进的新一代集成芯片,而光子作为目前物理学理论框架下传输速度最快的信息载体,深刻挖掘其在光子集成方面的潜力具有重要应用价值的。根据波粒二象性的理论,我们知道电子的波长远小于可见光波长,因此集成光子相较于电子就会困难很多,这也导致光子集成技术落后,所以急需物理原理上提供一些新设计。首先考虑光的波动性这一基本特征。由于光具有波动性,所以我们可以直接使用惠更斯原理来描述光的波前,从而描述其在空间中的传播行为。如果此时我们有能力加工一些特殊的微纳结构,使其能够在小尺度下调控光的波前,那么这种方法就能用来调控光子的运动以及光场的能量分布,从而实现光子集成技术来制造集成器件。而此前科学家们就提出了利用光子晶体、超构材料等微纳结构,进行不同结构体系的构建来实现光子芯片的集成。另一方面,随着近几十年来微加工技术的飞速发展,各种各样的微加工手段不断的被提出与改进,让我们有能力加工出足够小的微纳结构从而对太赫兹到光频段进行调控。在我的工作中,我主要使用了金属/介质/金属及与其类似的结构作为调控光场的结构单元。由于两层金属的存在,这种结构很容易在金属之间产生耦合,甚至形成局域磁等离激元共振,给我们在小尺度内调控光场提供了一个非常有效的手段。基于这样的结构,我在博士期间进行了一些研究,并且实现了一些物理上的应用:1、利用二维金属/介质/金属结构超构表面调控自旋偏振光的几何相位实现等离激元自旋霍尔效应与光场聚焦,并在近红外1064纳米波段实现表面等离激元全息成像。这种成像方法不但可以灵活的实现各种全息图像,而且能通过两个自旋光激发的等离激元之间的干涉,对全息图象进行动态的调控。此外,这种方法可以拓展至各种波段,在未来动态相干成像方面有许多潜在的应用。2、基于利用金属/介质/金属结构纳米孔一维超构材料的光自旋霍尔效应实现的等离激元波束的调控。通过调节金属纳米孔结构的几何相位,模拟弯曲时空中带电粒子的加速运动与轫致辐射。并进一步通过广义相对论的广义协变变换原理,设计了一系列具有可以产生相同等离激元波束的一维超构材料,然后我们进一步可以将这种变换的实质理解为不同惯性参考系对同一个运动的描述。在这种表述下,我们通过近似条件可以将其扩展到加速坐标系中,类比惯性坐标系到Rindler坐标系的变换,并在实验上产生了 Rindler波束。3、利用金属/介质/金属超构表面调控热辐射。通过设计金属周期结构,对金属/介质/金属波导模式进行周期调制,从而实现光子晶体。在实验中,利用这种超构表面光子晶体的能带色散我们可以对热辐射的偏振、强度、角度、频率等进行灵活调控。我会在文章最后总结一下博士期间的工作。鉴于作者自身储备知识的局限性,论文难免有疏漏之处,敬请谅解与指正。(本文来源于《南京大学》期刊2019-05-01）
杨鹏,秦晋,徐进,韩天成[7]（2019）在《超薄柔性透射型超构材料吸收器》一文中研究指出设计并加工了一种超薄柔性透射型吸收器,总体厚度为0.288 mm,可实现柔性弯曲,容易做到与曲面目标共形.该吸收器由叁层结构组成,底层是金属光栅,中间为介质层,表面单元由两条平行放置的尺寸不同的金属线组成.仿真和实验结果表明,对横电波在5和7 GHz的吸收分别达到97.5%和96.0%,对横磁波在3.0—6.5 GHz都能保持90%以上的透射率.两个吸收频点可分别独立调节,增加了设计的灵活性.另外,当入射角增大到60°时,该吸收器的性能基本不受影响,表现出良好的广角特性.(本文来源于《物理学报》期刊2019年08期）
刘萱,邓俊鸿,唐宇涛,张学才,欧阳敏[8]（2019）在《非线性光学超构材料》一文中研究指出在线性光学范畴下,光学超构材料等人工结构材料的出现与发展使得人们在控制光与物质的相互作用方面拥有更多自由度。例如,利用人工设计的功能单元可在亚波长尺度对光的振幅、相位和偏振进行灵活有效的调控,从而实现超透镜、负折射、隐身衣等新奇光学效应。通过调控超构材料中光的几何相位、局域电磁增强等物理机制,可实现光与物质相互作用的显着增强,为实现非线性微纳光学光源及其应用开启了新的大门。围绕近年来光学超构材料在光学频率转换、超快光开关与光调制、以及非线性相位调控等方面的研究进展进行了总结,并对非线性光学超构材料在未来应用中的前景和所面临的挑战进行了展望。(本文来源于《中国材料进展》期刊2019年04期）
朱星[9]（2019）在《产生特异光散射的超构材料》一文中研究指出光的散射是一种普通的光学现象,与反射、折射和吸收现象类似。小分子在大气中更有效地散射太阳光谱中短波部分,因此使得天空在晴朗天气时显出蓝色。较大的蒸汽水滴可以散射整个可见光谱中的光线,因而使得云彩呈现白色。一般而言,散射光的强度和散射方(本文来源于《物理》期刊2019年04期）
徐进[10]（2019）在《基于超构材料的宽带极化转换器研究》一文中研究指出电磁超构材料是一种将自然界常见的金属及介质按特定方式排列而成的人工结构,并且展示出了自然材料所不具备的电磁特性。通过改变电磁超材料的结构或调节其结构尺寸均能实现对电磁波幅值及相位的任意调控,因此电磁超构材料被广泛用于设计完美吸收器、隐形斗篷、极化转换器等。本论文通过分析电磁超构材料对电磁波幅值及相位的调控机理,发现以往报道的多个切角类型的吸收器并不具备宽带、高效的吸波特性,相反,该类型结构具有实现宽带极化转换的潜质。在此基础上,总结了基于电磁超构材料宽带极化转换器的结构特点,并通过对电磁超构材料的结构优化设计出宽带极化转换器件,实现了对电磁波的极化调控。主要开展的工作如下:(1)通过对金属贴片和矩形环结构的模拟仿真发现,将金属贴片和矩形环的对角部分切除后,其共极化反射系数将减小,但其交叉极化反射系数却不可避免地增大。在此基础上,设计了基于各向异性超构表面的宽带极化转换器。该结构的顶层是两个开口环,由基于双环结构的吸收器变形而来,能有效的将入射的线极化波极化方向旋转90°,在6.67～17.1 GHz范围内极化转换率达到90%以上,其相对带宽为87.7%。对该结构进行了加工和实验测试,测试结果与仿真结果吻合较好,验证了设计的正确性。该工作提供了一种设计宽带极化转换器的新方法,并澄清了切角型吸波结构并不具备宽带、高效吸收的事实。(2)设计并实验实现了两种新型超宽带极化转换器,单元结构分别是H型和方形开口环。对于H型结构,其极化转换率高于90%的频率范围为7～19.5 GHz,相对带宽达到94%,与其它基于单层结构的反射型极化转换器相比,在工作带宽上更有优势;该结构还具有对电磁波入射角不敏感的特性,即使入射角度达到41.5°,其平均极化转换率仍保持在80%以上。对于方形开口环结构,其极化转换率高于90%的频率范围为7.12～18.82 GHz,相对带宽达到90%;该结构对入射波同样具有广角特性,即使入射角达到45°,其平均极化转换率仍保持在80%以上。(本文来源于《西南大学》期刊2019-04-01）
超构材料论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
声学超构材料作为一种新型的人工结构材料,拥有天然材料所不具备的超常物理特性,进一步拓展了材料的声学属性.同时,声学超构材料可以实现对声波精准的、可设计的操控,以及许多新颖奇特的物理现象,如声准直、声聚焦、声场隐身、声单向传输、声学超分辨成像等,具有重要的理论研究意义和应用价值.另外,拓扑材料的研究已延伸至声学领域,声学超构材料的拓扑性质成为近年的研究热点,受到人们的广泛关注.其鲁棒性边界态具有缺陷免疫、背散射抑制的特性,应用潜力巨大.本文综述了近十几年来声学超构材料的研究概况,介绍了相关的代表性工作,包括奇异等效声学参数的超构材料、声学超构表面、吸声超构材料、声学超分辨成像、宇称时间对称性声学和拓扑声学等,阐述了声学超构材料的设计理念和方法,并对其技术挑战和应用前景进行了讨论和总结.
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
超构材料论文参考文献
[1].陈怀军,赵文霞,翟世龙.可调谐的负等效质量密度声学超构材料实验研究[J].西北师范大学学报(自然科学版).2019
[2].田源,葛浩,卢明辉,陈延峰.声学超构材料及其物理效应的研究进展[J].物理学报.2019
[3].易飞.超构材料红外探测芯片的研究进展[J].飞控与探测.2019
[4].路光.超构材料对电磁波的调控及在太阳射电观测中的应用研究[D].山东大学.2019
[5].秦苑.拉胀超构材料的设计及相关性质的研究[D].南京大学.2019
[6].仲帆.金属/介质/金属超构材料中的自旋霍尔效应和热辐射调控[D].南京大学.2019
[7].杨鹏,秦晋,徐进,韩天成.超薄柔性透射型超构材料吸收器[J].物理学报.2019
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