超材料是一类具有负介电常数和/或磁导率的人工材料,在自然界中尚不存在此类材料。超材料的概念最早由JB Pendry于20世纪90年代提出,近二十年来,高频超材料在电磁学、力学和光学等领域得到了广泛的研究和应用。超材料由多个具有相同结构的晶胞组成,这些晶胞在空间中周期性排列,以模拟晶体中的晶格结构。对于高频电磁超材料,每个晶胞由导体形成的电感和导体之间形成的杂散电容组成。电感和电容在特定频率下发生共振,从而感应出较大的导体电流,进一步增强外加磁场。然而,现有的高频超材料由于一些技术瓶颈,无法用于低频(工频至兆赫兹)大功率(>200W)电磁装置。该项目的目标是开发具有负磁阻的低频超材料单元,以获得一些基本的设计知识,以备将来的突破。该项目中低频超材料的目标应用是三维无线电力传输系统。该项目的成功将为未来制造世界上第一种低频超材料产生新的基础知识。项目/中心网站 https://www.ntu.edu.sg/csie
2D超材料具有巨大的声音,光学和电磁应用,因为它们的独特特性和符合弯曲底物的能力。主动的超材料吸引了显着的研究注意力,因为它们的按需调谐特性和表现通过形状的重新配置。2D主动超材料通常通过内部结构变形实现活动性能,从而导致整体维度的变化。这需要对构象基材的相应更改,或者超材料无法提供完整的区域覆盖范围,这可能是其实际应用的显着限制。迄今为止,以不同形状的重新配置来实现具有区别的活跃2D超材料仍然是一个巨大的挑战。在本文中,介绍了磁机械双层超材料,以证明具有区域保护能力的面积密度可调性。双层超材料由两个具有不同磁化分布的磁性软材料组成。在磁场下,每一层的表现都不同,这使超材料可以将其形状重新构成多种模式,并显着调整其面积密度而不改变其整体尺寸。保护区域的多模式形状重新构造被进一步利用为主动声波调节剂,以调整带隙和波传播。因此,双层方法为更广泛的应用提供了保护区域主动超材料的新概念。
在过去的二十年中,人们发现被称为超材料的人造结构具有非凡的材料特性,可以前所未有地操纵电磁波、弹性波、分子和粒子。负折射、带隙、近乎完美的波吸收、波聚焦、负泊松比、负热导率等现象都可以用这些材料实现。超材料最初是在电动力学中理论化和制造的,但对其应用的研究已扩展到声学、热力学、地震学、经典力学和质量传输。在本研究更新中,我们总结了超材料在各个领域的发展历史、当前进展状况和新兴方向,重点关注每个学科基础上的统一原则。我们讨论了超材料背后的不同设计和机制,以及每个领域的控制方程和有效材料参数。此外,我们还讨论了超材料的当前和潜在应用。最后,我们对超材料这一新兴领域的未来发展进行了展望。
智能材料和超材料的定义是其响应性和工程设计,而不是材料特性,因此包含大量不同的潜在材料用途和应用。本综述考虑了当前和新兴的重要潜在智能材料和应用,尽管除了本综述中提到的应用之外,可能还有许多其他可能的应用。一些智能材料已经得到广泛应用,例如光纤(用于光纤通信),而其他智能材料则处于研究和开发的早期阶段(例如超材料,其发展目前主要由航空和国防领域的高科技研究推动)。一般来说,智能材料和超材料的制造在技术上可能很困难且成本高昂,这为大规模使用设置了障碍,尽管增材制造和纳米工程方面的进步将促进更大的发展。特别是对于超材料而言,人工智能的进步是未来发展的关键,因为这将有助于研究人员从大量可能的材料组合和设计中识别和模拟新的超材料和特性。潜在应用涵盖能量吸收和热传递、传感器、成像、计算和软机器人,超材料研究追求的“圣杯”包括隐形斗篷等极端应用。智能材料在照明、能量收集、各种涂层和建筑材料方面也有巨大潜在应用。该审查没有确定智能或超材料对最终用户造成的具体物理风险,但应该指出的是,这些材料在各种产品中的应用可能会产生对用户构成物理风险的产品或影响。
这些行为并非直接源自其组成材料,而是源自其亚波长结构[1,2],以及最近的主动控制[3]。在光学领域,超材料在电磁学和光子学中提供了突破性的应用[4-6],例如以亚波长分辨率聚焦和成像[7]和负折射[8],因此在过去的几十年里引起了人们的极大兴趣。这些亚波长结构能够直接调整光的性质,包括振幅、相位和偏振。由于其支持表面等离子体极化子的能力[9],银和金等贵金属一直是可见光超材料构造块的传统材料选择,而等离子体太赫兹 (THz) 纳米天线通常基于重掺杂的半导体。 [10] 然而,这些超材料通常依赖于其组成块的谐振行为,并且在光频率下存在高电阻损耗,这限制了此类超材料和相关设备的功能在尖锐的频带范围内。更一般地说,基于谐振行为的超材料仅在
研究活动的描述: - TMD中的准2D超导性的研究以及在超导导体的集体模式的NBSE2和NBS2的薄层中观察到的自旋轨道耦合和单旋转旋转旋转的效果。-Calculation of Raman response functions and THz optical conductivity of thin layers of TMDs in the presence of a current flow -Investigation of strong and ultra-strong coupling of collective modes of a quasi-2D superconductor to THz metamaterials, assessing the possibility of a "Higgs polariton" condensate and other exotic phases.
2024 年 11 月 12 日 回复:麦吉尔大学 2025 年秋季博士职位空缺 亲爱的同事们, 麦吉尔大学高级多功能和多物理超材料实验室(生物资源工程系)2025 年秋季有一个博士职位空缺。研究课题是可重构机械超材料领域。理论和计算多尺度建模以及 3D 打印和实验表征将用于多物理多尺度设计、分析和制造合理设计的结构多功能材料。候选人将在麦吉尔大学 Hamid Akbarzadeh 教授的指导下工作。该职位所需的资格是:(1)非线性屈曲分析、高级材料力学、计算多尺度非线性力学、结构超材料和多物理模拟和表征方面的深厚背景。 (2)最好具有可重构超材料、变形材料、机器学习和功能材料 3D 打印方面的经验。 (3) 必须精通非线性有限元分析,并熟练使用 ANSYS/ABAQUS 或 COMSOL 等商业有限元软件包。 (4) 熟练使用 MATLAB 和/或 Python/C 进行编程。 (5) 麦吉尔大学入学要求:英语熟练,本科和研究生 GPA 高(硕士和学士学位 GPA>3.5 分(满分 4.0 分))。 (6) 在知名期刊上发表过良好文章。 感兴趣的候选人应将求职信(强调他们在上述主题上的经验,特别是在超材料领域的经验)、简历和两篇代表性出版物(如果有)发送给 Hamid Akbarzadeh 教授(hamid.akbarzadeh@mcgill.ca)。我们强烈鼓励女性、残疾人、土著人民和少数族裔成员申请。入围候选人可能会被要求提供更多信息,并建议他们在 2025 年 1 月 15 日之前向麦吉尔大学提交完整的申请。 此致, Hamid Akbarzadeh,博士,PEng,CRC 加拿大多功能超材料研究主席 生物资源工程系副教授 机械工程系副会员 麦吉尔先进材料研究所 (MIAM) 成员 麦吉尔航空工程研究所 (MIAE) 成员 麦吉尔可持续发展系统倡议 (MSSI) 成员 麦吉尔大学,加拿大魁北克省蒙特利尔 电话:+ 1 (514) 398 7680,电子邮件:hamid.akbarzadeh@mcgill.ca
电磁超材料已成为一种革命性的人工结构材料,对电磁波具有前所未有的控制能力。它们能够超越天然材料的局限来操纵电磁特性,为技术进步开辟了广阔的可能性。本期特刊旨在研究超材料领域的前沿进展和新兴趋势,特别关注空间技术、6G 通信和非地面应用的电磁、射频和微波。本期旨在整合超材料在以下领域的最新研究成果、新颖的设计原理、制造技术和突破性应用:太空探索和开发;6G 通信和技术;可重构智能表面 (RiS);非地面网络 (NTN) 通信和技术;用于长距离通信的 Ka 和 Ku 波段技术;传感器、反射阵列天线、波束成形天线、带通/阻天线、微波/太赫兹吸收器、太阳能系统。