上海交通大学：《材料与文明》课程教学资源（学生作业）超材料的历史与前景

公 上浒充通大 1896 1920 1987 2006 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 起材斜编发夏月前景 漏 SHANG 姓名郑国雨 学号 5144139013 学院航空航天院 HIJIAO TONG UN

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上浒充通大 1896 1920 1987 2006 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 微型机器人聚集体 e.3 A UNIVERST

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上浒充通大学 日g日 1896 1920 1987 2006 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 红外隐形衣 UNIVERS

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上游充通大 1896 1920 1987 2006 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 一.超材料的定义 强 二.超材料的主要种类 n 三.超材料的发展历程 四.超材料的前景 月 ALJIAO TONG UNIVERSITY

1896 1920 1987 2006 一.超材料的定义 二.超材料的主要种类 三.超材料的发展历程 四.超材料的前景

上游充通大 1896 1920 1987 2006 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 一.超材料的定义 “超材料(metamater ial)”指的是一些具有人工设 计的结构并呈现出天然材料所不具备的超常物理性质 的复合材料，是21世纪以来出现的一类新材料。 超材料的设计思想是新颖的，这一思想的基础是通过 在多种物理结构上的设计来突破某些表观自然规律的 限制，从而获得超常的材料功能 I JIAO TONG UNIVEI GH

1896 1920 1987 2006 一.超材料的定义 “超材料（metamaterial）”指的是一些具有人工设 计的结构并呈现出天然材料所不具备的超常物理性质 的复合材料，是21世纪以来出现的一类新材料。 超材料的设计思想是新颖的，这一思想的基础是通过 在多种物理结构上的设计来突破某些表观自然规律的 限制，从而获得超常的材料功能

上游充通大 日g 1896 1920 1987 2006 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 二.超材料的种类 1.仿生塑料 强 2.热电材料 A 3.钙钛矿 4.气凝胶 5.Stanene 6.光操纵材料 M。 VCHAL JIAO TONG UNIVERSYT 导电率100%的材料

1896 1920 1987 2006 二.超材料的种类 1.仿生塑料 2.热电材料 3.钙钛矿 4.气凝胶 5.Stanene——导电率100%的材料 6.光操纵材料

上游充通大 日g 1896 1920 1987 2006 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 三.超材料的发展历程 1968年时，前苏联理论物理学家 菲斯拉格(Veselago)便提出了 光能否与其折射光和反射光在同 一侧的这个疑问，并在理论上预 测了上述“反常”现象。只是由 于没有实验验证，加之当时处于 功能材料发展初期，人们对菲斯 拉格的发现并未予以足够重视。 AIJIAO TONG 池底变浅了

1896 1920 1987 2006 三.超材料的发展历程 1968年时，前苏联理论物理学家 菲斯拉格（Veselago）便提出了 光能否与其折射光和反射光在同 一侧的这个疑问，并在理论上预 测了上述“反常”现象。只是由 于没有实验验证，加之当时处于 功能材料发展初期，人们对菲斯 拉格的发现并未予以足够重视

上游充通大 1896 1920 1987 2006 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 零折射率超材料 2006年，英国帝国理工学院的彭德利设计了零折射率超材料 可以用于制备“隐形斗篷”。因为光在负折射率材料中的 折射与常规材料中的折射是相反的，因此，光从正折射率的 材料入射到负折射率材料的界面上时，其入射光线和折射光 线处于界面法线方向同一侧，从而可以带来光的异常传播和 光的扭曲现象，基于这一原理设计了具有隐身特性的材料 图3隐形斗篷光学原理图

1896 1920 1987 2006 零折射率超材料 2006年，英国帝国理工学院的彭德利设计了零折射率超材料 ，可以用于制备“隐形斗篷” 。因为光在负折射率材料中的 折射与常规材料中的折射是相反的，因此，光从正折射率的 材料入射到负折射率材料的界面上时，其入射光线和折射光 线处于界面法线方向同一侧，从而可以带来光的异常传播和 光的扭曲现象，基于这一原理设计了具有隐身特性的材料

上游充通大 1896 1920 1987 2006 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 反弹陶瓷管 加州理工学院的一个团队开发出 了非常奇异的陶瓷材料，他们制 作了非常小的陶瓷制品，在被压 缩到50%之后还能反弹复原。研究 团队采用的技术可以每次构造 个材料原子层，从而制造出一个 空心陶瓷管网络。这些陶瓷管的 壁只有几纳米厚(1纳米为1毫米 的百万分之一)，整个产品的厚 度甚至比一张纸还薄。A0TO 晶格点阵技术

1896 1920 1987 2006 反弹陶瓷管 加州理工学院的一个团队开发出 了非常奇异的陶瓷材料，他们制 作了非常小的陶瓷制品，在被压 缩到50%之后还能反弹复原。研究 团队采用的技术可以每次构造一 个材料原子层，从而制造出一个 空心陶瓷管网络。这些陶瓷管的 壁只有几纳米厚（1纳米为1毫米 的百万分之一），整个产品的厚 度甚至比一张纸还薄。 晶格点阵技术

上浒充通大 1896 1920 1987 2006 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 2015年，在美国物理学会的三月 会议上，荷兰莱顿大学的博士研 究生巴斯蒂安·弗洛林展示了他 的研究成果，他称这是世界上第 一种机械力学上“可编程”的材 料。从外观上看，这种材料像是 一块多孔的橡胶板，似乎没有太 多的科技含量。但是，这些孔洞 有两种规格一其实是经过 特殊设计的，可以在纵向和横向 上进行压缩，同时可以储存能量 A/域

1896 1920 1987 2006 2015年，在美国物理学会的三月 会议上，荷兰莱顿大学的博士研 究生巴斯蒂安·弗洛林展示了他 的研究成果，他称这是世界上第 一种机械力学上“可编程”的材 料。从外观上看，这种材料像是 一块多孔的橡胶板，似乎没有太 多的科技含量。但是，这些孔洞 ——有两种规格——其实是经过 特殊设计的，可以在纵向和横向 上进行压缩，同时可以储存能量