元素百科信息频道:在被称为“超级材料”的帮助下,世界各地的材料学家和物理科学家正在把上述听起来非常“科幻”的东西变成现实:“隐形”飞机、笔记本大小的卫星天线、能感知地形的智能鞋、能恢复的弹性陶瓷、能减少地震或海啸的保护墙等。
这种超材料的新奇之处在于,光波、雷达波、无线电波、声波甚至地震波都是通过复杂的人工手段对材料原子和分子施加影响来弯曲的。这种超材料被科学家称为“由材料组成的‘材料’”。
“弯曲光,改变波” 超材料性能神奇
材料是人类社会主要产业发展的基础。随着工业化进程的不断深入,传统的高性能材料越来越依赖稀缺资源,而科学家在自然界中寻找具有超物理特性的天然材料的尝试却收效甚微。在这种情况下,科学家们意识到,要获得超越传统材料性能极限的新功能材料,必须重新启动炉子。
2000年,加利福尼亚大学圣地亚哥分校的物理学家戴维·史密斯和他的同事做了一个新的实验,改变了世界各地的材料科学家对物质世界的看法。在实验中,一种使用微波技术的材料成功地隐藏了一个直径为5厘米的小铜圆筒,尽管这个看不见的范围只相当于一颗豌豆。
超材料是什么?
超材料,英文称为Metamaterial,其中拉丁语词根“meta-“表示“超越、替代”和其他含义。一般文献中给出的超材料定义为“具有天然材料所不具备的非凡物理性质的人工复合结构或复合材料”
首先,让我们从老师在中学物理课上演示的一个现象开始:当一束光从空气斜射到水中时,它会产生入射光和折射光,它们位于法线的两侧。由于这种反射现象,我们可以看到大自然中的许多物体。那么,当光进入其表面时,入射光与折射光位于法线的同一侧吗?
早在1968年,前苏联理论物理学家菲斯拉格(Veselago)他提出了这个问题,并在理论上预测了上述“异常”现象。只是由于没有实验验证和功能材料开发的早期阶段,人们对菲斯拉格的发现没有给予足够的重视。
在设计和制作足够小的“设备”的前提下,时间和空间都可以“弯曲”,而空间中的光线也可以弯曲。近年来,科学家遵循菲斯拉格的理论,依靠几千分之一的人工结构,材料单元结构(人工原子和人工分子),通过不同的组合结构和排列设计制造各种超材料,实现光波、雷达波、无线电波、声波甚至地震波弯曲的梦想。
如今,超材料研究正在发酵。《科学》杂志将其列为本世纪前10年的十大重要科学进展之一,在新一代信息技术、国防工业、新能源技术、微加工技术等领域发生了重大变化。

您可能对栏目感兴趣:化学试剂网 ,化学元素表,化学元素周期表口决,化学元素周期表读音,化学元素周期律,化工词典,中国化工网

