具有独特场操控特性的电磁 (EM) 介质的引入,统称为超材料,提高了人们对人造材料的设计、制造和测试的兴趣,这些材料的特征可以根据应用要求和用户目标进行工程设计。在这个框架中,可重构超材料理论的长期前景(即,任意和实时改变2-D/3-D材料的电磁响应的可能性)为设计者提供了极其广泛的新自由度,用于合成创新的自适应系统。
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超材料
超材料独特的电磁(EM)特性 (包括负折射率、负相速度和负介电常数/磁导率 ),它们最初是通过有序集 合合成的 亚波长谐振器[如金属棒和分裂环谐振器(SRR),已经能够合成一系列创新的电磁器件, 包括高增益小型天线、 完美的镜头、小型化滤波器和功率分配器、理想的隐身设备, 薄型吸收体、波操纵表面和紧凑型偏振片。
在这样的框架下,对多功能和可重构系统日益增长的技术需求已经 提高了人们对电磁可重构材料的兴趣。
可重构
引入可调谐组件的可能性 亚波长尺度很快被公认为实现 EM 可重构性的一种直接方法。
可重构和可调的超材料,可以定义为
通过利用其他几种调谐机制,如使用微机械装置、非线性材料、液晶、微流体、石墨烯和各种半导体结构,已经实现了超材料启发的结构,其电磁行为作为设备正常运行的一部分,通过改变其组成的物理或几何特性而有意地进行了修改。此外,它们已被用于不同的无线和有线应用,这些应用工作在微波、太赫兹、中红外(中红外)、近红外和光带。此外,可重构超材料结构也被认为是一种缓解静态超材料一些最重要缺点(即带宽窄、损耗高和容差敏感性)的合适方法。
尽管如此,在商业设备中开发和实现可重构超材料仍然是一个挑战。在灵活性、操作带宽、效率、实现方面面临严峻的理论和技术挑战复杂性、鲁棒性、调优速度和成本。事实上,为超材料结构提供可重构性通常 需要在标准布局中引入额外的组件/材料,从而可能会影响系统的效率、重量和功耗,除了必须具有自选控制逻辑外。此外,在噪声灵敏度、能源需求和应用可重构超材料与标准材料之间的非线性(取决于所考虑的技术以实现可重构性;见第二节) 电磁技术在复杂设备的设计中。因此,可重构的工程设计 超材料目前是一个非常活跃的研究领域,不断引入新的技术解决方案和尝试。