【技术】解析吸波材料中使用的6大超材料

时间： 2022-02-21 来源：华中技术

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一般认为超材料是具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料。本文华中技术主要介绍吸波材料中使用的6大超材料。

1、自我修复材料——仿生塑料
伊利诺伊大学的Scott White研发出了一种具备自我修复能力的仿生塑料。这种聚合物内嵌有一种由液体构成的 ;血管系统；当出现破损时，液体就可像血液一样渗出并结块。相比其他那些只能修复微小裂痕的材料，这种仿生塑料可以修复最大4毫米宽的裂缝。

2、热电材料
一家名为Alphabet Energy的公司开发出了一种热点发电机，它可被直接插入普通发电机的排气管，从而把废热转换成可用的电力。这种发电机使用了一种相对便宜和天然的热电材料，名为黝铜矿，据称可达到5-10%的能效。科学家们已经在研究能效更高的热电材料，名为方钴矿，一种含钴的矿物。热电材料目前已经开始了小规模的应用——比如在太空飞船上——但方钴矿具备廉价（解释:指便宜的价钱)和能效高的特点，可以用来包裹汽车、冰箱或任何机器的排气管。

3、钙钛矿
除晶体硅外，钙钛矿也可可用来制作太阳能电池的替代（用一物质代替另一物质（多为强者取代弱者的地位))材料。吸波材料厂家指能吸收或者大幅减弱投射到它表面的电磁波能量，从而减少电磁波的干扰的一类材料。在工程应用上，除要求吸波材料在较宽频带内对电磁波具有高的吸收率外，还要求它具有质量轻、耐温、耐湿、抗腐蚀等性能。在2009年，使用钙钛矿制作的太阳能电池具备着3.8%的太阳能转化率。到了2014年，这一数字已经提升到了19.3%。相比传统晶体硅电池超过20%的能效。科学家认为，这种材料的性能依然有提升的可能。

钙钛（Ti)矿是由特定晶体结构所定义的一种材料类别，它们可以包含任意数量的元素，用在太阳能电池当中的一般是铅和锡。相比晶体硅，这些原材料要便宜得多，且能被喷涂在玻璃上，无需在清洁的房间当中精心组装。

4、气凝胶
气凝胶可由任意数量的物质所制成，包括二氧化硅、金属氧化物和石墨(化学式C )烯。由于空气占了绝大部分比重，气凝胶还是一种绝佳的绝缘体。它的结构也赋予其超高的强韧性。

NASA的科学家已经在实验一种由聚合物所制成的柔性气凝胶，作为太空飞船在穿过大气层时的绝缘材料。双扣充电头是我坚持做的产品,主要原因是同时用两个设备的人越来越多,充电也很麻烦,所以,我希望一个充电器可以同时给两个设别充电。

5、Stanene——导电率100%的材料
和石墨烯一样，Stanene也是一种由单原子层所制作的材料。但由于使用了锡原子而非碳原子(化学式:C) ，这使其具备了石墨烯所没有办法实现的特性：100%的导电率。

Stanene在2013年由斯坦福大学张首晟教授首次进行了理论化。预测Stanene这类材料的电子属性是张教授的实验室所擅长的领域之一，根据他们的模型，Stanene是一种拓扑绝缘体，也就是说，它的边缘是导体，而内部是绝缘体。这样一来，Stanene就能在室温下以零阻力导电。

6、光操纵材料
光操纵超材料的纳米结构能够以特定的方式对光线进行散射，它或许真的可以让物体隐形。隔磁片与线圈的贴合性更好，磁片可以在承受一定程度的弯曲可以更好的与线圈贴牢，在收到外力作用的时候依然能保持完好无损，提高产品使用寿命。根据制作方式和材料的不同，超材料还能散射微波、无线电波、和不太为人所知的T射线。实际上，任何一种电磁频谱都能被超材料所控制。

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