章基礎知識／001



節簡介／001



一、基本概念與範疇／001



二、主要類型與特點／001



第二節超材料的結構設計與制造技術／004



一、超材料結構設計與制造基本原理／004



二、超材料的制備技術／005



三、超材料發展趨勢／009



第三節超材料制品／010



一、隱身超材料制品／010



二、超分辨成像裝置／012



三、超透鏡／012



四、可調超材料與光誘導手性開關／013



五、可變形智能超材料／013







第二章左手材料／014



節基礎知識／014



一、左手與右手概念／014



二、左手材料的基本原理／015



第二節左手材料設計與制備技術／018



一、實驗性設計、制備與實現／018



二、電磁左手材料設計、制備與實現／020



三、磁諧振器和電諧振器設計、制備與實現技術／025



四、陶瓷基負磁導率材料的設計、制備與性能／027



五、磁可調太赫茲左手材料設計、制備與性能／029



六、光學左手材料(LHM)設計、制備與性質／032



七、信息傳輸左手材料設計與制備／038



第三節左手材料的實現及研制／041



一、左手材料的實現／041



二、左手材料研制的關鍵技術與熱點／043



第四節左手材料的應用／046



一、左手材料與雷達吸波材料及散射截面／046



二、左手材料與隱身／047



三、左手器件／048







第三章電磁超材料／049



節基礎知識／049



一、基本概念與範疇／049



二、電磁超材料研究與發展／050



第二節電磁超材料的電磁波調控特性／051



一、電磁超材料對電磁波傳播的調控技術／051



二、磁性光子晶體和磁性左手材料調控電磁波的傳播技術與應用／056



三、超導太赫茲人工電磁超材料／062



第三節電磁超材料隱身吸波結構的設計與實現 ／067



一、簡介／067



二、基本類型與特點／067



三、電磁超材料吸波隱身結構設計與實現／069



四、疊層結構電磁超材料吸波結構的特性／071



第四節電磁超材料的應用研究／074



一、在天線隱身中的應用／074



二、在電子器件中的應用／075



三、在雷達天線設計中的應用／077







第四章太赫茲超材料／083



節基礎知識／083



一、基本概念與特點／083



二、太赫茲超材料的組成／084



第二節太赫茲超材料的設計與制備／087



一、太赫茲超材料的結構設計／087



二、太赫茲超材料的制備方法／098



第三節太赫茲超材料的特性／101



一、太赫茲波在諧振環多層超材料中的傳輸特性／101



二、超材料的連續太赫茲波透射特性／104



三、太赫茲波在各向異性超材料中的偏振轉換特性／108



四、太赫茲波段樹枝三維各向同性超材料設計與特性研究／112



第四節可調太赫茲與光學超材料／115



一、簡介／115



二、可調超材料的基本工作原理／116



三、可調太赫茲與光學超材料的品種與特性／117







第五章光學超材料／125



節線性與非線性光學超材料／125



一、線性光學超材料／125



二、非線性光學超材料／126



三、納米結構優化設計與制備工藝／127



四、光學超材料的潛在應用及其展望／128



第二節光波段超材料／129



一、光波段柔性超材料／129



二、可見光多頻超材料及其吸收器／132



三、雙漁網結構的綠光波段超材料／135



四、仙人球狀Ag／TiO2／PMMA可見光波段超材料／138



五、海膽狀Ag／TiO2可見光波段超材料／141



六、多層陶瓷結構微光波段超材料／144



七、激光波段相干超材料／146



八、紅外波段超材料／149



第三節光子超材料／153



一、簡介／153



二、光子超材料類型與特性／154



三、光子超材料在隱身中的應用前景／161



第四節光學超材料器件與繫統設計／162



一、超材料金屬板透視裝置設計／162



二、超材料的正多邊形電磁波聚焦器設計／165



三、超材料的橢圓形電磁波聚焦器設計／169



四、超材料透鏡／173







第六章熱學超材料與五模式（聲學）超材料／176



節熱學超材料／176



一、簡介／176



二、熱隱身／178



三、熱學超材料熱防護、熱管理與熱信息／183



四、熱學超材料研究現狀與展望／186



第二節五模式(聲學)超材料／188



一、五模式超材料基本概念／188



二、聲學變換基本原理／189



三、布拉格散射型五模式超材料／190



四、局域共振型五模式超材料／200



五、五模式超材料數值計算方法／201



六、五模式超材料制備及測試／203



七、五模式(聲學)超材料的研究與應用前景／205







第七章手性與智能超材料／207



節手性超材料／207



一、簡介／207



二、手性超材料的性能／208



三、典型手性超材料結構及其電磁性質／211



四、手性超材料的應用／216



第二節智能超材料／218



一、智能超材料品種與性能／218



二、智能超材料的發展／222



三、未來的研究工作／223







參考文獻／225

超材料是一種具備超常物理性質的人工復合材料。它能夠突破常規材料的限制，實現常規材料所不能實現的一些獨特性能。超材料通過設計可表現出負折射率、負磁導率、負介電常數、逆多普勒效應等超常物理現像，超材料的出現為材料性能設計開闢了一種全新的思路，也就是說在材料的關鍵物理尺度上通過對其微結構的有序設計，可突破某些自然規律的限制，制備天然材料所不具備的超常物理性質的材料或結構，實現人類在某種程度上可操控光波、電磁波和聲波的傳輸。超材料的出現代表了一種嶄新的材料設計理念，標志著人類在認識、改造和利用現有的材料基礎上，通過高新技術，尖端設備等手段，按照人類自己的意志設計制取全新結構材料，在材料科學領域具有重大的歷史意義。超材料在雷達、隱身、電子對抗等諸多領域具有巨大的應用潛力和發展空間，特別是在裝備隱身方面發展潛力更為明顯。



該書較為詳細地介紹了超材料的基礎知識，包括左手材料、電磁超材料、太赫茲超材料、光學超材料、熱學超材料與五模式（聲學）超材料、手性超材料和智能超材料的基本特點、設計與制備技術、性能與應用等方面的內容，可供從事材料與產品設計、制造、管理和教學人員參考，也可作為培訓教材使用。



若本書的出版與發行能夠促進我國超材料與武器裝備隱身技術的發展，作者將感到十分欣慰。由於水平有限，文中不妥之處在所難免，敬請批評指正。







編者



2018.12