科技云:超材料的应用潜力和发展空间
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  超材料是一种人工复合材料,它拥有天然材料所不具备的诸如负折射率、逆多普勒效应以及超分辨率成像等超常物理属性。近年来,超材料在隐身、成像、电子对抗等领域的应用成果不断涌现,展现出很大的应用潜力和发展空间。

  超材料隐身斗篷

科技云:超材料的应用潜力和发展空间

  超材料隐身技术,是超材料技术研究较集中的方向。近年来很多军事大国竞相投入,将超材料用于研制隐身斗篷,为实现未来战场的“单向透明”再添利器。

  超材料隐身斗篷的秘密在于:当探测波(光波、电磁波或机械波)从外界入射时,它将绕过隐身斗篷的被覆盖体或被遮挡体,再继续沿原入射方向传播,没有反射和损耗。就像被覆盖体或被遮挡体根本不存在一样,从而在技术上实现了完美隐身。

  据相关研究人员介绍,目前超材料隐身技术已取得实质性突破,或将在未来军事应用中开辟出新天地。例如,超材料隐身斗篷可以掩护迫降等待救援的飞行员,可以掩护侦察机躲避间谍卫星或监视气球,还可在登陆作战中掩护突击队员抢滩登陆等等。

  超材料天线

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  超材料还能应用于天线制作。大量实验表明,将超材料应用到雷达、导弹、航天器等的天线上,可以大大降低天线能耗、拓展工作带宽,有效增强天线的聚焦性和方向性。

  此前,英国BAE系统公司开发出一种用于无人机通信的超材料平面天线。实验证明,电磁波可在透过平面天线后聚焦,同时保留平面天线的宽带性能,能有效消除传统抛物面天线变为平面天线所带来的带宽损失、低增益等问题。

  此外,科研人员还在试图研制出一种超材料平面天线,它在提升通信性能的同时,能进一步减少天线数量。此项实验技术突破,或将使飞机、舰艇、卫星等的天线设计产生划时代变革。

  超材料透镜

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  众所周知,透镜是许多光学仪器不可或缺的组成部分。它通常由玻璃制成,而玻璃透镜由于具有一定的体积和重量,常常会使仪器变得笨重。

  近年,国媒研究团队开发了首个超材料透镜,可将整个可见光谱聚焦在同一个点上,而且是以高分辨率实现的。在此之前,这只能通过标准的曲面透镜堆叠来实现。

  他们使用约600纳米高的二氧化钛纳米砖块,“堆砌”成了纤薄如纸的超材料聚光镜片,其有效放大倍率高达170倍,且放大后的图像分辨率完全能与常规的光学玻璃透镜媲美。

  由于超材料透镜造价相对低廉,比纸更薄,比玻璃更轻,且能完全兼容硅芯片技术,因此有巨大的潜在应用空间。

  相关研究人员介绍,由于目前的超材料透镜对通过光波的波长很“挑剔”,他们正在尝试攻克复合波长的光波在超材料透镜中通过的难关。一旦成功,光学应用领域如显微镜镜头、智能手机镜头等,都将发生颠覆性改变。

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责编:丁玉冰
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