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电磁黑洞

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摘要纠错编辑摘要电磁黑洞是东南大学崔铁军教授研究小组在普渡大学科学家提出的“光学黑洞”理论方案的基础上用新型人工电磁材料构造的模拟了微波频段的实验装置。该装置在微波频段,模拟黑洞对电磁波的吸收率可达到99%以上。这一新研究构建了吸收电磁波的全新方法,同时又可以控制电磁波的吸收辐射。由于对电磁波的高效吸收性,电磁黑洞可望在电磁隐身等方面获得重要应用。
电磁黑洞-理论提出
基于新型人工电磁材料的电磁黑洞2009年初,印度普渡大学的伊维根-纳瑞马诺维(Evgenii Narimanov)和亚历山大-基尔迪谢维(Alexander Kildishev)在媒体杂志上发表一项研究,提出如何建造可以吸收光线的桌面黑洞的理论。这种人造黑洞可模拟宇宙黑洞,其强烈的重力可弯曲周围的时空,导致周围任何物质或辐射遵循扭曲的时空,并螺旋向内被吸收。
纳瑞马诺维和基尔迪谢维认为,这种人造黑洞可使光线向该设备中心弯曲吸收。他们设计的人造黑洞是由包含着同轴环壳的中心柱构成的圆柱结构。能使光线弯曲向内的关键因素在于同轴环壳的介电常数,它可以影响电磁波的电成分,增大从外部至内部表面的光滑程度,这类似于接近黑洞的时空的弯曲度。当同轴环壳与中心柱相接触,同轴环的介电常数必须匹配中心柱,因此光线可以被吸收,而不是被反射。[1]
电磁黑洞-理论应用
电磁黑洞捕捉电磁波,引导电磁波螺旋式地行进,直至被吸收中国南京市东南大学的科学家崔铁军和陈强将纳瑞马诺维和基尔迪谢维的理论应用为实践,建造了一个微波频率的“人造黑洞”。该设备由谐振和非谐振型的新型人工电磁材料构造成60个同轴环,据悉,超级材料曾被用于制造隐身斗篷。每个同轴环是以不同结构的电路板形式形成,同轴环之间彼此相连接,因此其介电常数非常平滑。外部的40个同轴环构成外壳,内部的20个同轴环构成吸收体。[1][2]
崔铁军小组所构建的这个人造电磁黑洞通过应用电磁波在非均匀介质中的传播轨迹来类比物质在引力场下弯曲空间中的运动轨迹,并以此模拟黑洞的部分特性。他们的实验结果表明,电磁黑洞能够全向捕捉电磁波,引导电磁波螺旋式地行进,直至被黑洞吸收。在微波频段,黑洞对电磁波的吸收率可达到99%以上。[2]
电磁黑洞-应用材料
崔铁军在实验中所用到的新型人工电磁材料(Metamaterial,或称超材料),是指将具有特定几何形状的亚波长宏观基本单元周期性或非周期性地排列所构成的人工材料。它与传统材料的区别在于用宏观尺寸单元代替了原来微观尺寸的原子或分子。因此,新型人工电磁材料的特性取决于其基本单元结构。人们可以通过人为地设计单元结构来控制材料属性,构成自然界不存在的特殊结构材料,进而控制电磁波的传播。



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航天        仪器    

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贡献者
gsfei2009    


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