电磁波及声波超材料透明现象研究摘要电磁波及声波超材料是一种人造功能材料，通过对其微结构（而不是材料组分）进行设计，超材料可以表现出自然界传统材料所无法具有的物理性质，如负介电常数（负模量）、负磁导率（负密度）以及负折射率等。用超材料包覆一个物体可以实现该物体的电磁波或声波透明，此时物体对于电磁波或声波是“不可见的”。因此电磁波和声波透明现象在低可测技术、抗干扰技术和电磁（声波）兼容技术以及光学（声波）中的隐形技术等方面有着重要的应用前景。课题将主要研究超材料引起的电磁波和声波透明现象，着重探讨参数匹配方法实现电（声）大尺寸物体透明的物理机制以及绕射方法实现椭球体等复杂物体电磁波和声波透明的方法，并具体给出涂层超材料所应具有的物性参数（介电常数、磁导率、模量和密度等）。在此基础上还将对微波频段的电磁波涂层超材料进行设计、制备和实验测试。正文（一）立项依据与研究内容1项目的立项依据1）科学意义超材料（Metamaterials）是一类特殊的人造材料，其内部具有精心设计的微观结构，研究表明这些微结构构型可以与其化学成分一样重要，共同决定着材料的宏观属性。由于材料的微结构具有广泛的设计性，因此超材料可以具有自然界传统物质所不具备的物理性质。超材料一般可以分为电磁波超材料和声波超材料。电磁波超材料由介电常数、磁导率和折射率等电磁参数来刻画，主要包括有光子晶体、左手材料、单负值材料以及零折射率材料等。左手材料（Left-HandedMaterial）是一种典型的电磁波超材料，它具有负介电常数、负磁导率和负折射率这种材料是由前苏联理论物理学家Veselago在1968年[1]最先提出的。当电磁波与左手材料作用时，Snell定律、Doppler效应和Cherenkov辐射等基本物理规律都将发生逆转。2001年，美国UCSD研究组Shelby等人[2,3]首次制备出了左手材料，该左手材料由铜线与开口铜环组成，在微波频段下该材料可以表现出负折射性质。左手材料的制备成功被《Science》杂志评为2003年度十大科学进展之一。图1可以实现圆柱透明的超材料近几年，随着对电磁波超材料的研究逐渐深入，科学家在超材料领域取得了许多突破性的研究成果[4~7]。如最近，研究发现电磁波超材料作为涂层可以引起透明现象，这时被包覆的物体对入射波既不反射也不吸收而是使其完全透过。当透明现象发生时，物体对于电磁波是“不可见的”（Invisibility）。用超材料实现电磁波透明主要有两种机理，一种是通过参数匹配的方法[8]，...
