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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划超材料技术应用超材料技术专利申请分析【摘要】超材料是指一类具有特殊性质的人造材料，其由肉眼可见的周期或非周期结构构成。本文主要介绍超材料技术的演进情况，结合超材料相关的专利申请数量对近年来超材料技术相关的专利进行了分析。通过分析专利国际分类号以及国内外专利申请人的类型，探讨了超材料技术在专利申请中的特点。【关键字】超材料metamaterial左手材料负折射率专利一、引言超材料是指一类具有特殊性质的人造材料，其由肉眼可见的周期或非周期结构构成。Metamaterial一词最早由美国德
2、州大学奥斯汀分校RodgerM.Walser教授于1999年提出。所谓“超”并不意味着这种材料的性能超越了自然界的材料，而是指超材料区别于自然界的天然材质。超材料也叫奇异材料、特异材料、特异介质、人工电磁媒质等。超材料的诞生与一类被称为“左手材料”的研究息息相关，甚至在最初超材料所指的就是左手材料。左手材料的概念最早由前苏联科学院Lebedev物理研究所的物理学家Victor.G.Veselago在1967年提出。左手材料也被称为双负材料、负折射率材料。伦敦帝国学院的JohnPendry在1996年提出了采用金属线的周期结构来实现左手材料。在1999年，Pendry采用C形分裂环沿着电磁波传播
3、方向排布实现了负磁导率。在同一篇论文中，Pendry提出了金属线和金属环的周期性结构能够导致负折射率。XX年，加州大学圣迭戈分校的Smith等物理学家提出了在水平面周期排布的分裂环结构。该团队在XX年又采用人工集总元件加载的传输线实现了负折射率的超材料。在XX年，梯度折射率媒质的出现使得弯折电磁波成为了可能，这是超材料发展历史上具有革命性的成果。到了XX年，来自全球不同地区的数个团队都声称已经实现了负折射率材料，特别是光学变换理论的引入，使得超材料的含义远比左手材料宽泛。XX年年初，我国东南大学的崔铁军教授与美国杜克大学史密斯教授组成的国际合作团队共同研制出了工作于微波段的二维宽频带“隐身衣”
4、，这一研究成果发表在1月16日第323期的科学杂志上，引起了电磁学界的广泛关注。二、国内外超材料专利申请分析转载西苑沙龙第一次会议超材料技术发展战略研讨会召开XX年5月8日，第一次西苑沙龙会议在北京西苑饭店召开。此次会议的主题为“超材料技术发展战略”。超材料是新材料技术发展的热点方向，备受科技界和产业界的关注。来自863计划新材料技术领域主题专家、科技界和工业部门等的14位专家参加了会议。会议邀请了863计划新材料领域新型功能与智能材料专家组召集人周少雄教授，做了题为“超材料技术发展战略思考”的主题报告，并邀请深圳光启研究院刘若鹏院长等4位专家就工业级超材料技术的创建与发展、超材料在微波光波等
5、领域应用、超材料与自然材料的融合等方面问题做了专题报告。与会专家就超材料概念、应用前景、面临的挑战、技术路线、发展重点等展开了热烈的讨论和争论，各抒己见，并就我国超材料技术发展战略与对策提出宝贵的意见和建议。附：“西苑沙龙”是科技部高技术研究发展中心为了推动国家科技计划相关领域发展战略研究，举办的以西苑饭店为场地的系列科技发展战略和学术研讨沙龙活动。沙龙重点围绕高技术、基础研究及其学科交叉领域的发展前沿与趋势、重大应用和产业发展需求方面的重大问题，探讨科技前沿、讨论最新突破性进展，展望未来发展趋势。沙龙鼓励与会者本着“客观、求实，融合、创新”的原则，以客观求实的态度，发表自己的学术观点；鼓励和
6、引导多学科交叉融合，激励创新思想。德国研制出“隐热”衣让热“弯曲”传导利用特殊的超介质材料让光线、声音绕过物体传播，能达到隐形、隐身的效果。据物理学家组织网5月9日报道，最近，德国卡尔斯鲁厄理工学院研究人员成功演示了超材料同样也能影响热的传导。他们的“隐热”衣能让热力“弯曲”似的、绕过中央的隐藏区而传导。相关论文发表在最近的物理评论快报上。这种“隐热”衣是用铜和硅制造的一个盘子，盘子虽能导热但其中心的圆形区域却不会受热力影响。“这两种材料必须排列得十分巧妙。”论文第一作者、KIT的罗伯特斯奇特尼解释说，铜是热的良导体，而所用的硅材料叫做PDMS，是一种不良导体。“我们给一个薄铜盘制作了多重环形
7、花纹的硅结构，使它能从多个方向，以不同的速度来传导热量，这样绕过一个隐藏目标所需的时间就能互相弥补。”如果给一个简单的金属盘的左边加热，热量会一致地向右传导，盘子的温度从左到右会呈下降趋势。如果用这种铜硅超介质材料来做这个实验，也会表现出类似现象，但却只在盘子外圈呈现温度从左到右的下降，没有热量能穿透到内部，在内圈没有任何被加热的迹象。“这些成果表明，变换光学的方法可以用在完全不同的热力学领域。”KIT应用物理研究所所长马丁维吉纳说。虽然光学和声学是基于波的传播，热只是原子的无序运动，但却可以用基本数学公式来计算影响“隐热”衣受热的结构。利用所谓的变换光学方法，能计算出描述热传播的坐标图的扭曲
8、。这种虚拟的扭曲可以变成真实的超材料结构，让入射光沿着被隐形目标弯曲，就好像它不存在似的。维吉纳还表示，希望他们的研究能成为一个基础，为热力学超材料领域的更多深入开发提供支持。在基础研究中，“隐热”衣还是相当新的领域。从长远考虑，它可以用在许多地方实现有效的热量管理，如微芯片、电动部件或机器上。等离子隐身：一个现实的幻想披上一件隐身衣，谁也看不见，多年来人类对此充满着狂热与梦幻。于是，在风靡全球的电影哈里?波特中多次有这样的场景，当波特身临险境时，都是一件可以将他隐身的东西救了他的命。在电影择日再死中也不例外，詹姆斯?邦德的那辆隐形车多次让他从险境中逃生。也许有人会想，要是自己也能像电影中变戏
9、法般消失该有多神奇。今天，这或许并不再是一个遥不可及的梦想。关于日前在自然杂志上发表的“等离子隐形罩”研究成果，专家解释称：一种等离子体外壳将可以把物体反射和散射的光线降低到极小，这样谁也就看不到它发出的光线，谁也就不知道它的存在。当然，这一概念目前还停留在设想阶段，不过科学家称，它显然并不违背任何物理定律，理论上是可行的。伦敦帝国理工大学的物理学家JohnPendry说：“这有着重要的应用潜力。在隐形技术和伪装方面，它可能有用武之地。”隐身的梦想：从“保护色”到“等离子”一直以来，科学家们一直为能够“隐身”而孜孜不倦地探索着，其中一种技术是以保护色原理为基础，通过改变物体的色彩，让它的颜色和
10、周围的背景相同，物体就可以安然隐身在伪装里不被发现美国北卡罗莱纳的发明家罗伊?阿尔登的“隐身”方法，是用一台监视仪拍摄周围背景，用投影仪把监视仪中的图像投射到要隐藏的物体表面。东京大学的田智前教授曾经展示了一种“延伸现实”的隐身衣。它可以将衣服后面的场景拍摄下来，然后将影像转换到衣服前面的投影机，将影像投射到由特殊材料制成的衣料上。这样，就能让穿衣者看起来是透明的。但这种方法只对处于特定位置的观察者有效，如果变换一定角度的话，是完全没有隐身效果的。等离子体是一种特殊的滤波器，俄罗斯最早把其用在军事隐身中，因为当雷达频率低于等离子体频率时，雷达波被全反射。这次，安德雷?阿鲁和纳德?因格希塔设计的
11、隐形衣用的是等离子技术“等离子体是继固体、液体、气体之后的第四种特质形态，因而也被称为物质第四态。等离子体之所以具有隐形功能是因为它对无线电波具有折射与吸收作用。”中科院合肥等离子体物理研究所应用等离子研究室沈克明说。沈克明介绍，俄罗斯最早把其用在军事隐身中，因为当雷达频率低于等离子体频率时，等离子体能以电磁波反射体的形式对雷达进行电子干扰。当雷达频率高于等离子体频率时，雷达波能被等离子体吸收，从而使雷达接受到的攻击武器的信号大为减弱。等离子的奥秘：遁形于“光天化日”将球形或圆柱形物体用等离子振子材料覆盖后，它散射光的能力非常低。以合适波长的光照射时，物体就会显得极小，基本上看不见这一“隐形罩
12、”的发明原理是通过“化解”光线在物体表面的反射达到隐身效果我们平时之所以能看清某一物体，是因为光线在该物体表面产生了反射，而“隐形罩”就是能够阻止物体表面光线反射，从而让其无法被肉眼观测到。研究人员说，金属材料表面的电子有规律地运动时，会产生电子密度波，称为等离子体振子。以等离子体振子材料制成的外壳，在入射光频率与等离子体振子共振频率接近时，几乎不散射光线。计算表明，将球形或圆柱形物体用等离子振子材料覆盖后，它散射光能力非常低。以合适波长的光照射时，物体会显得极小，基本上看不见。正在研究的“等离子罩”由金银等合成金属打造而成，它能够吸收、消化掉大多数射到物体表面的“可见光”要使物体在可见光下隐
13、形，大自然已经提供了合适的等离子体振子材料：金和银。正在研究的“等离子罩”就由金银等合成金属打造而成，它能够吸收消化掉大多数射到物体表面的“可见光”。因为当可见光线照此合成金属时，金属产生的电子波或等离子波的频率与可见光波的相等，两者产生“共振”，波的频率将互相抵消。在这样的状况下，该金属物体表面将不会反射任何一丝可见光，从而实现真正的“隐形”，此时，无论从哪个方向和角度观察这一“隐形”物体，它都不会露出马脚。无奈的现实：目前只能拥抱幻想能够应付所有可见光波长从红光到紫光的“万能隐形罩”，目前还无法发明出来伦敦帝国大学物理学家约翰?潘德里教授称，“隐形罩”的研究还有很长的路要走，由于光线的波长
14、不同，因此，一个特定的隐形罩可能只在特定波长的光线下起作用。像安德雷?阿鲁和纳德?因格希塔设计的隐身外套只能让大小和所隐身的光线波长比较接近的物体隐身，那么对于波长不到1微米的可见光来说，只有极小的物体是可以隐身的。同样，人如果用这种方法隐身的话，波长一两米的雷达肯定无法发现人类的踪迹，但是在阳光下是显而易见的。约翰?潘德里教授称，能够应付所有可见光波长从红光到紫光的“万能隐形罩”，目前还无法发明出来。“从超材料科学的角度说，研发让物体隐身的新材料，在理论上是可行的，当然，可能还有一段漫长的道路要走”“等离子属于超材料，从超材料科学的角度说，研发让物体可以隐身的新材料，在理论上是可行的。当然，
15、可能还有一段漫长的道路要走。”清华大学材料科学与工程系周济教授说。他介绍，“超材料”是指一些具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料。通过对材料的关键物理尺度上的结构有序设计，可以突破某些表观自然规律的限制，从而获得超出自然界普通性质的超常材料功能。或许将来有一天，真的会有一种特殊材料出现，利用它，我们可以随心所欲地让自己或别的物体在关键时刻“隐身”。当然，在此之前，我们还只能是在焦急的渴求中拥抱美妙的幻想。新闻缘起据本月出版的自然杂志报道，美国费城宾夕法尼亚大学的两名电子工程师安德雷?阿鲁和纳德?因格希塔宣称，他们正在研究一种神奇的“等离子隐形罩”设备，如果将这一隐形设备罩在某个物体上，这一物体将立即从人们眼前“消失”。利用等离子体实现隐身的技术是在前苏联解体以后，从一些材料中透露出来的前苏联专家的一种设想，这一领域随即成为军事、材料科学研究的热点。当然，这一概念目前还停留在设想阶段，不过科学家称，它显然并不违背任何物理定律，理论上是可行的。热晶体：像操纵光线一样操纵热能已有893次阅读XX-6-1315:04|个人分类:超常介质/材料|系统分类:科研笔记热晶体：像操纵光线一样操纵热能果壳包果核XX-01-1512:59光线可以通过透镜进行聚焦和散
