1967年，Victor Vesala亚博网站下载go首次提出了超材料的概念，从那以后，这个领域经历了重大的扩展和发展。
图片来源:Alexander Tolstykh/Shutterstock.com
超材料是亚博网站下载一种经过修饰的材料，因此它们具有不自然发生的特性。这种制造过程使它们对特定功能具有高度的特异性。在这里，我们将对这种独特的材料进行概述，讨论北卡罗莱纳大学科学家的一项令人着迷的发现。
超材料的当前使用亚博网站下载
超材料是亚博网站下载用塑料或金属等复合材料制成的，可以操纵电磁波，因此提供了非凡的电磁特性。这种现象是由于其精确的微观和纳米结构设计和排列，而不是实际的大块材料。
特别地，超材料的结构涉及的尺寸和间距小于电磁辐射的波长。亚博网站下载因此，超材料可以具有负折射率。亚博网站下载在这里，光或其他辐射在进入超材料结构时向后弯曲——自然材料具有正折射率。亚博网站下载2001年，罗伯特·谢尔比首次通过实验证明了负折射。
由于其独特的电磁特性，超材料在各行各业有着广泛而多样的潜在应用。亚博网站下载目前使用的一个例子是天线，因为它们可以通过减少能量损失而大大增强其辐射能量的功能。然而，值得注意的是，大规模生产很难实现。
超材料天线被用于无线通信、全球定位系统(GPS)和太空飞行器导航行业。尽管它们可以应用于其他领域，如声音过滤、隐身装置或改进太阳能电池，但在其商业化之前还必须进行进一步的研究。
受自然启发的创新
来自北卡罗莱纳大学的一组研究人员进行了研究，他们受到生物体内自然存在的血管网络的启发，创造出了一种超材料。该超材料由玻璃纤维增强环氧结构材料制成。我们已经看到了这种创新的潜在用途，比如飞机和电动汽车等各种机械的主动冷却。这项研究发表在杂志上先进材料技术亚博网站下载8月16日th, 2021年。
3D打印不仅被用于制造血管化玻璃纤维，还被用于许多其他创新，例如，加州理工学院(Caltech)和南洋理工大学(NTU)的一个团队生产了一种受链甲启发的织物，这种织物可以根据需求变硬。
血管化玻璃纤维的主要好处是，它的热和电磁特性都可以改变:通过流动的水，它的热特性可以改变，通过使用液态金属合金，它的电磁特性可以改变。此外，这种材料的成本效益和明显轻于目前的冷却系统。
认识到超材料的好处亚博网站下载
超材料领域是一个不断发展的产业，具亚博网站下载有许多令人兴奋的工业应用。能够修改它们的属性，例如精确控制它们的折射率，使其能够在更广泛的扇区中发现新的应用。
在此之前，必须进行进一步的研究，以使超材料能够充分发挥其潜力，并在全球产生重大的积极影响。亚博网站下载尽管如此，在3D打印等技术的帮助下，血管化玻璃纤维等新型材料的发展速度加快，超材料给一系列行业带来革命的潜力可以实现。亚博网站下载
参考资料及进一步阅读
Devi, U, Pejman, R.， Phillips, Z.J.， Zhang, P.， Soghrati, S.， Nakshatrala, K.B.， Najafi, A.R.， Schab, K.R. and Patrick, J.F.(2021)基于微血管的多功能和可重构超材料。先进材料技术亚博网站下载, p.2100433。可以在:https://doi.org/10.1002/admt.202100433
3 d印刷行业。（2021）工程师使用新型3D打印超材料实现主动冷却和射频通信．(在线)可以在:https://3dprintingindustry.com/news/engineers-enable-active-cooling-and-rf-communications-with-new-3d-printed-metamaterial-195745/
民兵,M。等．(2020)超材料增材制造综述。亚博网站下载加法制造p.101562仅36岁。可以在:https://doi.org/10.1016/j.addma.2020.101562
心房创新。（2020）超材料是什么?亚博网站下载属性、好处以及可以在哪些字段中使用它们．(在线)可以在:https://www.atriainnovation.com/en/what-are-meta亚博网站下载materials-properties-benefits-and-in-which-fields-can-they-be-used/
马宏峰，胡松，马永刚，赖勇，埃塞勒，K.(2015)超材料的应用。亚博网站下载国际天线与传播杂志, 2015年,pp.1-2。可以在:https://doi.org/10.1155/2015/729617
Nader Engheta, Ziolkowski, R.W.，电气和电子工程师研究所(2006)超材料:亚博网站下载物理与工程探索．新泽西州霍博肯:Wiley-Interscience亚博老虎机网登录。
Nanowerk.com。（2021）解释超材料和超表面-特性和应用亚博网站下载．(在线)可以在:https://www.nanowerk.com/what-are-meta亚博网站下载materials.php
Oliveri, G.， Werner, D. and Massa, A.，(2015)通过超材料可重构电磁学综述。亚博网站下载IEEE论文集103 (7), pp.1034 - 1056。可以在:https://doi.org/10.1109/JPROC.2015.2394292
(2005)利用超材料作为天线衬底增强增益的研究。亚博网站下载电磁学研究进展现年51岁的以- 328。可以在:http://dx.doi.org/10.2528/PIER04070701
张x (2016)超材料．【在线】《大英百科全书》。可以在:https://www.britannica.com/topic/metamaterial
免责声明:本文仅代表作者以个人身份发表的观点，并不代表本网站所有者和运营商阿泽网络有限公司的观点。本免责声明构成条款和条件本网站之使用。