電磁黑洞

電磁黑洞是東南大學崔鐵軍教授研究小組在普渡大學科學家提出的“光學黑洞”理論方案的基礎上用新型人工電磁材料構造的模擬了微波頻段的實驗裝置。該裝置在微波頻段，模擬黑洞對電磁波的吸收率可達到99%以上。這一新研究構建了吸收電磁波的全新方法，同時又可以控制電磁波的吸收輻射。由於對電磁波的高效吸收性，電磁黑洞可望在電磁隱身等方面獲得重要套用。

基本介紹

• 中文名：電磁黑洞
• 類型：實驗裝置
• 套用材料：新型人工電磁材料
• 理論套用：造了一個微波頻率的“人造黑洞”
• 學科：物理學

理論提出

2009年初，美國普渡大學的伊維根-納瑞馬諾維(Evgenii Narimanov)和亞歷山大-基爾迪謝維(Alexander Kildishev)在媒體雜誌上發表一項研究，提出如何建造可以吸收光線的桌面黑洞的理論。這種人造黑洞可模擬宇宙黑洞，其強烈的重力可彎曲周圍的時空，導致周圍任何物質或輻射遵循扭曲的時空，並螺旋向內被吸收。

納瑞馬諾維和基爾迪謝維認為，這種人造黑洞可使光線向該設備中心彎曲吸收。他們設計的人造黑洞是由包含著同軸環殼的中心柱構成的圓柱結構。能使光線彎曲向內的關鍵因素在於同軸環殼的介電常數，它可以影響電磁波的電成分，增大從外部至內部表面的光滑程度，這類似於接近黑洞的時空的彎曲度。當同軸環殼與中心柱相接觸，同軸環的介電常數必須匹配中心柱，因此光線可以被吸收，而不是被反射。

理論套用

中國南京市東南大學的科學家崔鐵軍和程強將納瑞馬諾維和基爾迪謝維的理論套用為實踐，建造了一個微波頻率的“人造黑洞”。該設備由諧振和非諧振型的新型人工電磁材料構造成60個同軸環，據悉，超級材料曾被用於製造隱身斗篷。每個同軸環是以不同結構的電路板形式形成，同軸環之間彼此相連線，因此其介電常數非常平滑。外部的40個同軸環構成外殼，內部的20個同軸環構成吸收體。

崔鐵軍小組所構建的這個人造電磁黑洞通過套用電磁波在非均勻介質中的傳播軌跡來類比物質在引力場下彎曲空間中的運動軌跡，並以此模擬黑洞的部分特性。他們的實驗結果表明，電磁黑洞能夠全向捕捉電磁波，引導電磁波螺旋式地行進，直至被黑洞吸收。在微波頻段，黑洞對電磁波的吸收率可達到99%以上。

基於新型人工電磁材料的電磁黑洞

套用材料

崔鐵軍在實驗中所用到的新型人工電磁材料（Metamaterial，或稱超材料），是指將具有特定幾何形狀的亞波長巨觀基本單元周期性或非周期性地排列所構成的人工材料。它與傳統材料的區別在於用巨觀尺寸單元代替了原來微觀尺寸的原子或分子。因此，新型人工電磁材料的特性取決於其基本單元結構。人們可以通過人為地設計單元結構來控制材料屬性，構成自然界不存在的特殊結構材料，進而控制電磁波的傳播。