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太空中的超材料：探索英国的景观，挑战，机遇和观点
超材料可以拥有独特的特性，使其在太空技术中必不可少。作为示例，它们操纵电磁波的能力允许高级通信系统，而它们的结构属性为空间系统提供了轻巧且健壮的解决方案。
热超材料的最新进展及其在电子封装中的未来应用
热超材料表现出自然界中不存在的热特性，但可以合理设计以提供控制热传递的独特能力。最近的进展已经证明了对传导热传递的成功操纵，并导致了新型导热结构，如热斗篷、聚光器等。这些进展意味着在复杂系统中引导热传递的新机会和与电子热管理相关的新封装方法。这些方面很重要，因为电子封装朝着更高功率、更高密度和 2.5D/3D 集成的方向发展，这使得热管理更具挑战性。虽然基于大导热率材料以及热管和热交换器的传统冷却解决方案可以以均匀的方式将热量从热源散发到热源，但热超材料可以帮助以确定性的方式散热，避免热串扰和局部热点。本文回顾了与电子封装可能相关的热超材料的最新进展。本文在概述最新和关键的 2.5D/3D 集成封装挑战的同时，还讨论了热超材料对未来电子封装热管理的影响。热超材料可以为非平凡的热管理挑战提供解决方案。未来的研究将需要接受在高性能异质封装中实施热超材料设计的新挑战，以继续推进电子封装的最新技术。[DOI：10.1115/1.4047414]
评估用于控制软件定义超材料的能量收集太赫兹纳米网络的可靠性
在太赫兹 (THz) 频段工作的电磁纳米网络正在成为一种有前途的技术，用于支持各种纳米级应用。在这种尺度下，使用电池在许多情况下是不可行的，因此纳米节点预计只使用依赖能量收集的电容器来工作。这将导致能量存储容量受限且充电速率不可预测，进而导致纳米节点的非周期性间歇性开关行为。这种模式目前在很大程度上尚未被探索，因此很难断言可实现的网络可靠性。为了提供初步见解，我们研究了在接收纳米节点间歇性开关行为的情况下，单跳下行链路广播场景中纳米级 THz 通信的可靠性。我们这样做是因为我们相信可靠的通信与软件控制的超材料应用高度相关。我们的结果表明，需要智能选择能级来打开和关闭无电池纳米节点。此外，也许与直觉相反，我们证明数据包的重复会大大降低所考虑的纳米网络的可靠性。
通过机器学习对无序机械超材料的自原子发现
跨数长度规模的构建材料设计在其自然体积状态下不存在异常的机械响应。然而，当降低到原子或微粒水平时，所谓的机械超材料在很大程度上尚未探索，并且通常从其粗分辨率中掉出了订购的模式设计空间。Here, combining high-throughput molecular dynamics (MD) simulations and machine learning (ML) strategies, some intriguing atomistic families of disordered mechanical metamaterials are discovered, as fabricated by melt quenching and exemplified herein by lightweight-yet-stiffcellular materials featuring a theoretical limit of linear stiffness–density scaling, whose structural disorder—rather than顺序 - 是减少缩放指数的关键，并且仅由粘结相互作用及其方向性控制，这些相互作用及其方向性可以通过实验来实现灵活的可调性。重要的是，力场景观中的系统导航表明，在方向性和非方向键之间（例如共价键和离子键）之间，适度的键方向性最有可能促进多面体，拉伸伸展的结构的无序堆积，负责促进伸展的结构。这项工作先驱者是一种最初的原子方案，以设计机械超材料的格式化，以在主张原子质的原子质和可能对常规上尺度上的原子质上仿制的原子质中，在利用结构障碍方面取消了一个未开发的场合。
石墨烯及其衍生物的量子特性在功能纳米材料和超材料中的应用进展
因此，量子特性对于各种各样的主题都很有趣，例如量子化学计算，特别是在天体化学[4]、量子计算机[5]、量子存储器[6]、加密[7, 8]、量子发光装置[9]，甚至全球规模的量子通信[10]。在例子中，混合材料在不同尺度上产生了不同的影响，量子特性的产生从亚原子尺度到宏观尺度及更远。因此，应该强调在更短尺度上发展的重要性，包括用于量子存储器的硅中单个高自旋核的相干电控制[11]和可能影响量子信息处理[12]、宏观物体的检测和分辨[13]的量子态干涉。这些量子应用使用了不同的理论模型，例如量子粒子、光子和量子态，此外还有多学科领域，这些领域推动了量子光学、纳米光学、微电路和更高宏观尺度的光学设计和工程的发展。在这里，石墨烯和碳的同素异形体可以根据凝聚电子物质 [14] 与自由电子轨道 [15] 以及可用的伪电磁特性等特性以不同的方式参与。因此，由小原子厚度形成的石墨烯表现出稳定的化学结构和具有半金属特性的薄膜。它们微小的重叠价带和导带表现出强烈的双极电场效应，例如当电压门控增加时，每平方厘米中电子和空穴的浓度很高，并且在室温下具有迁移率 [16]。这些特性基于特定的电子 sp2 轨道，这些轨道可以在约 0.335 nm 的自由间隔长度内相互作用，产生伪
超材料与超表面：从材料、机制和先进超器件的角度进行回顾
摘要：纵观人类历史，对光、电和热的控制已逐渐成为各种电气和电磁技术创新和发展的基石。无线通信、激光和计算机技术都是通过改变光和其他能量形式的自然行为方式以及如何以受控的方式管理它们而实现的。在纳米尺度上，为了控制光和热，近二十年来已经开发出成熟的纳米结构制造技术，并实现了一系列突破性工艺。光子晶体、纳米光刻、等离子体现象和纳米粒子操控是这些技术成功应用的主要领域，并催生了一个被称为超材料的新兴材料科学分支。超材料和功能材料开发策略侧重于物质本身的结构，通过广泛操控光（更广泛地说是电磁波）获得了非常规和独特的电磁特性。超材料的纳米结构具有精确的形状、几何形状、尺寸、方向和排列。此类配置正在影响电磁光波，产生难以甚至不可能用天然材料获得的新特性。本综述从材料、机制和先进超器件的角度深入讨论了这些超材料和超表面，旨在为这一令人兴奋且迅速崛起的课题的未来工作提供坚实的参考。
拓扑表面波超材料用于稳健的振动衰减和能量收集
Xinyue Wu、Yabin Jin、Abdelkrim Khelif、Xiaoying Zhuang、Timon Rabczuk 等人。拓扑表面波超材料用于稳健的振动衰减和能量收集。先进材料和结构力学，2021 年，第 1937758 页 (9)。�10.1080/15376494.2021.1937758�。�hal- 03549400�
评估用于控制软件定义超材料的能量收集太赫兹纳米网络的可靠性
在太赫兹 (THz) 频带中工作的电磁纳米网络正在成为一种有前途的技术，用于支持各种纳米级应用。在这样的规模下，使用电池在许多情况下是不可行的，因此纳米节点预计仅使用依赖能量收集的电容器来工作。这将导致能量存储容量受限且充电速率不可预测，进而导致纳米节点的非周期性间歇性开关行为。这种模式目前基本上尚未被探索，因此很难断言可实现的网络可靠性。为了提供初步见解，我们研究了在接收纳米节点间歇性开关行为的情况下，在单跳下行链路广播场景中纳米级 THz 通信的可靠性。我们这样做是因为我们相信可靠的通信对于软件控制的超材料应用非常重要。我们的结果表明，需要智能选择能级来打开和关闭无电池纳米节点。此外，也许与直觉相反，我们证明了数据包的重复会大大降低所考虑的纳米网络的可靠性。
可展开折纸超材料中可调泊松比的实验实现
众所周知，折纸超材料会根据其折叠状态显示出高度可调的泊松比值。关于可部署折纸镶嵌中的泊松效应的大部分研究都局限于理论和模拟。要通过实验实现折纸超材料中所需的泊松效应，需要特别注意边界条件，以实现可部署的非线性变形，从而实现可调性。在这项工作中，我们提出了一种新颖的实验装置，适用于研究在施加方向和横向同时发生变形的 2D 折纸镶嵌中的泊松效应。该装置包括一个夹持机构（我们称之为圣维南夹具），以消除单轴测试实验中的圣维南端部效应。使用此装置，我们对 Morph 折纸图案进行泊松比测量，该图案的配置空间结合了 Miura-ori 和 Eggbox 母图案的特点。我们通过实验观察到了 Morph 图案的泊松比符号切换能力，以及它通过拓扑变换显示泊松比的完全正值或完全负值的能力。为了证明新装置的多功能性，我们还对标准 Miura-ori 和标准 Eggbox 图案进行了实验。我们的结果表明，在折纸超材料中泊松比测量及其可调性方面，理论、模拟和实验是一致的。所提出的实验技术可用于研究折纸超材料在静态和动态状态下的其他可调特性，例如有限应变泊松比、弹性热膨胀和波传播控制。
利用3D打印技术制造具有超材料特性的机械元件
摘要。超材料是一种经过设计的材料，具有天然材料所不具备的特性，这为创造具有全新功能的材料提供了广泛的机会。膨胀材料是一种超材料，它的独特之处在于它们被设计成具有负泊松比，而天然材料具有正泊松比。膨胀材料已经显示出一些非常有前途的能量吸收特性，可广泛应用于汽车（碰撞吸收器、悬架部件）、医药（假肢）、服装（鞋底）等领域。此外，它们还表现出优于传统材料的其他特性，例如：剪切模量增加、声学性能更好、断裂韧性提高等。介绍了在 CATIA V5 软件中建模的方法以及使用 3D 打印技术（如 MSLA（掩模立体光刻设备）、选择性激光烧结 (SLS) 和熔融沉积成型 (FDM)）的各种制造方法。