《基於鐵氧體鐵磁共振的超材料設計與電磁特性研究》是依託北京郵電大學，由畢科擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於鐵氧體鐵磁共振的超材料設計與電磁特性研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：畢科
- 依託單位：北京郵電大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
以“左手材料”和“超隱身系統”為代表的超材料由於具有奇特的電磁傳輸特性而成為當今物理和材料領域的研究熱點。目前，研究者大多採用人工金屬結構類超材料來實現左手特性或負折射性能。此類超材料的發展已經受到加工難、損耗高以及可調性差等因素的嚴重影響。本項目擬研究一種基於鐵氧體鐵磁共振的超材料及其超常電磁特性。通過鐵氧體的鐵磁共振實現本徵負磁導率進而製備出具有超常電磁特性的本徵型超材料，突破超材料發展的若干瓶頸問題；探討飽和磁化強度、磁晶各向異性場以及形狀退磁場等磁性能參數對超材料電磁性能的影響規律，建立各參數與可調電磁特性的關係，進而通過對鐵氧體基超材料的結構最佳化設計，實現高頻、寬頻或多頻性能；研究實現本徵型鐵氧體基超材料的物理機制與方法，製備出無需外場的永磁鐵氧體基超材料；利用鐵氧體磁化強度在其居里溫度附近顯著變化這一特點，設計出溫控負折射超材料，為電磁超材料器件的設計開闢新的方向。
結題摘要
電磁超材料由於具有奇特的電磁傳輸特性而成為當今物理和材料領域的研究熱點。目前，研究者大多採用人工金屬結構類超材料來實現左手特性或負折射性能。此類超材料的發展已經受到加工難、損耗高以及可調性差等因素的嚴重影響。 本項目設計出了多種基於鐵氧體鐵磁共振的超材料及超材料微波器件，並研究了其超常電磁特性。理論研究方面，我們通過鐵氧體的鐵磁共振實現本徵負磁導率；探討了飽和磁化強度、磁晶各向異性場以及形狀退磁場等磁性能參數對超材料電磁性能的影響規律，建立了各參數與可調電磁特性的關係。在超材料設計方面，我們利用鐵氧體鐵磁共振與介電顆粒米氏諧振的耦合作用設計出了多種磁場調節介電常數的介質超材料，介電常數可增大400%。在超材料器件設計方面，我們利用鐵氧體超材料結構設計出了磁可調寬頻微波帶阻和帶通濾波器，結果顯示：帶阻濾波器的-3dB頻寬為500MHz、峰值吸收-47dB、插入損耗-1dB，帶通濾波器的-3dB頻寬為700MHz、帶外抑制-30dB、插入損耗-2.2dB；利用鐵氧體和金屬板複合結構設計出了磁可調寬頻帶通濾波器，結果顯示：隨著磁場從3000Oe增大到3400Oe，該濾波器的中心頻率從9.8GHz調節至11.2GHz，-10dB頻寬從0.8GHz增大至1.3GHz。 本項目從鐵磁共振理論出發，設計出了多種具有可調特性的超材料，解決了傳統超材料可調性差的問題。此外，本項目還製備出了多種結構簡單、損耗低的超材料微波器件，不僅推動了超材料的實際套用，而且為微波器件的設計提供了更多的可能。
