吸波新型人工電磁介質研究

《吸波新型人工電磁介質研究》是依託浙江大學，由金毅擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：吸波新型人工電磁介質研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：金毅
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

吸波材料在雷達隱身、熱輻射儀、紅外探測器以及熱光伏電池等多方面有重要套用。新型人工電磁介質吸波是一種新型的吸波方法，通過設計等效電磁參數獲得阻抗匹配和大的損耗係數，可在厚度遠小于波長的情況下幾乎完美吸波。新型人工電磁介質吸波具有獨特優勢，通過結構設計可工作在不同頻段，結構單元尺寸可遠小于波長，等效電磁參數可靈活設計。在這個項目里，我們將對吸波新型人工電磁介質展開各方面的研究。通過對電磁回響的系統性研究深入分析新型人工電磁介質吸波的機理，建立完善的物理模型。基於吸波機理設計強吸波的新型人工電磁介質，最佳化實現寬頻、廣角、極化不敏感等吸波性能，另外設計特殊類型的吸波新型人工電磁介質。電磁吸收與熱輻射是緊密相關的，我們也將研究用新型人工電磁介質調控熱輻射。在理論研究新型人工電磁介質吸波的基礎上，將在微波段和太赫茲波段進行實驗驗證。

結題摘要

吸波是基本的電磁現象，具有重要而廣泛的套用，如電磁隱身、輻射探測、感測和太陽能等。新型人工電磁介質為完美電磁吸收提供了一種新型途徑，能使吸波結構具有更好的靈活性和性能，如工作頻段靈活可調、超薄、亞波長尺寸吸波、超寬頻吸波等。本項目就新型人工電磁介質吸波的各個基礎方面展開研究，包括機理、性能、套用等。研究組圍繞項目的各個研究內容展開深入研究，在理論和實驗上都取得了顯著成果，證實了當初的構想，尤其在吸波性能研究方面做出了突出工作，並進行了拓展研究。我們拓展和深化了對吸波機理的理解，發現基於特殊的等效電磁參數可導致特殊的干涉效應從而實現完美吸波，如任意薄的零折射率層能實現完美吸波（吸收係數可很小），這為實現超薄的吸波結構提供了一條途徑；發現基於介質諧振也能導致完美吸波，且該效應與其它效應一起作用能實現寬頻吸波，這可套用於太陽能等寬頻吸波套用；也開啟了新的吸波方式的研究。吸波頻寬在很多套用中是一個非常重要的評價指標，我們在這方面做出了很多工作，發現在結構單元內引入多個共振頻率相鄰的諧振子可實現寬頻吸波；特別發現通過引入金屬−介質多層結構可實現薄而超寬頻的吸波，已獲得實驗證實，這與基於均勻體損耗材料的漸變結構的吸波相比具有更好的性能和靈活性。除這些作為重點的基礎研究外，我們也展開了吸波新型人工電磁介質的套用研究，如提出利用吸波能實現具有大調製比的電控太赫茲調製器，這可擴展到電控石墨烯太赫茲調製器、光控半導體太赫茲調製器等上。在以上這些研究的基礎上，已發表13 篇SCI 論文，多發表在Nano Letters、Physical Review B、Applied Physics Letters、Optics Express等國際主流期刊上。通過本項目的研究，培養了四名博士研究生和3名碩士研究生。