[發明專利]一種負磁導率超材料

有效

• 申請號: 201110297876.3
• 申請日: 2011-09-28
• 公開（公告）號: CN102480055A
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發明（設計）人: 劉若鵬;欒琳;寇超鋒;葉金財
• 申請（專利權）人: 深圳光啟高等理工研究院
• 主分類號: H01Q15/00
• 分類號: H01Q15/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及超材料領域，更具體地說，涉及一種負磁導率超材料。

背景技術

目前在國際上，對磁導率已有大量研究，正磁導率已經比較成熟，但是目前社會急需負磁導率超材料，因此它的作用很大，因為他具有很特別的功能，有量子極化作用，可以對入射波產生極化，因此作用范圍很大，如在醫學成像領域中，能夠加強電磁波的成像效果，還在透鏡研究方面都有很大用處，有很好的應用前景，因此對負磁導是目前國內外研究的熱點之一。

在工程實用中，磁導率通常都是指相對磁導率，為物質的絕對磁導率μ與磁性常數μ₀(又稱真空磁導率)的比值，μ_r＝μ/μ₀，為無量綱值。通?！跋鄬Α倍旨胺栂聵藃都被省去。磁導率是表示物質受到磁化場H作用時，內部的真磁場相對于H的增加(μ＞1)或減少(μ＜1)的程度。但對于現有的自然界已存在的材料中，其μ都是大于0的。

超材料(metamaterial)，又稱人工電磁材料，是一種能夠對電磁產生響應的新型人工合成材料，如圖1所示，由基板200和附著在基板200上周期性排布的人造微結構300組成。由于人造微結構300通常為金屬線排布成的具有一定幾何圖形的結構，因此能夠對電磁產生響應，從而使超材料整體體現出不同于基板200的電磁特性，具有特定的介電常數ε、磁導率μ或折射率n，而這些參數都是有關電磁波頻率的函數，通常不為恒定值。現有的人造微結構300的幾何形狀為“工”字形或者如圖1所示的近“凹”字形的開口環形，但這結構都不能實現磁導率μ明顯小于0，通常在0～-0.5之間。只有通過設計具有特殊幾何圖形的人造微結構，才能使得該超材料在特定頻段內達到磁導率μ值遠小于0。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述磁導率不能明顯小于0達到負磁導率特性的缺陷，提供一種在所需頻段絕對值明顯大于0值的負磁導率超材料。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：構造一種負磁導率超材料，包括非金屬材料制成的基板和附著在基板上的多個人造微結構，所述人造微結構為導電材料的絲線，所述人造微結構包括形成開口環的外框線和自所述外框線的形成開口的兩末端點向開口環內延伸的兩條平行線，所述外框線上具有蛇形彎折部。

在本發明所述的負磁導率超材料中，所述蛇形彎折部的走線間距等于線寬。

在本發明所述的負磁導率超材料中，所述蛇形彎折部的拐角為直角或者圓角。

在本發明所述的負磁導率超材料中，所述外框線上具有兩個蛇形彎折部，且所述兩個蛇形彎折部對稱設置。

在本發明所述的負磁導率超材料中，所述外框線為矩形開口環，所述蛇形彎折部位于所述矩形開口環的直邊上。

在本發明所述的負磁導率超材料中，所述兩條平行線各自的末端還連接有一段折線，兩條所述折線相背延伸。

在本發明所述的負磁導率超材料中，所述人造微結構在所述基板上成矩形陣列排布，且行間距和列間距均小于一入射電磁波波長的五分之一。

在本發明所述的負磁導率超材料中，所述基板由陶瓷、聚四氟乙烯或環氧樹脂材料制成。

在本發明所述的負磁導率超材料中，所述人造微結構為銅線或者銀線。

在本發明所述的負磁導率超材料中，所述人造微結構的材料為ITO、碳納米管或者石墨。

實施本發明的負磁導率超材料，具有以下有益效果：采用本發明的人造微結構，能夠明顯提高超材料的負磁導率絕對值的最大值，從而強化負磁導率效果，以滿足特定條件下對負磁導率值的要求。

附圖說明

下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中：

圖1是現有技術的超材料的結構示意圖；

圖2是圖1所示超材料的磁導率仿真效果圖；

圖3是本發明優選實施例的負磁導率超材料的結構示意圖；

圖4是圖3所示負磁導率超材料的一個材料單元的結構示意圖；

圖5是圖3所示負磁導率超材料的磁導率仿真效果圖；

圖6至圖9為本發明的人造微結構的其他幾種可能結構的示意圖。

具體實施方式

本發明涉及一種負磁導率超材料，如圖3、圖4所示，包括至少一個材料片層1，每個材料片層1包括基板2和附著在基板2表面上的多個人造微結構3。基板2為平板狀，也可以為彎成圓環的薄片狀，或者多個長條板正交扣合組成的柵格形。基板2通常選用聚四氟乙烯、環氧樹脂、FR-4、陶瓷、鐵氧材料、SiO₂等非金屬材料。