电磁超材料是什么？
天然材料的微观结构是由原子或分子组成，而电磁超材料是由周期排布的人工原子或分子组成，这里的人工原子或分子就是人工设计的微结构，通过不断优化和改进微结构，可以使超材料在宏观上表现出不同的奇异电磁现象，并应用于不同的领域。正是由于其丰富的电磁特性，在不同的场合电磁超材料也被称为人工电磁材料或媒质、左手材料、光子晶体、超表面、超构材料等。
在电磁超材料概念提出初期，电磁超材料与频率选择表面在电尺寸上是有很大差别的，一般电磁超材料微结构尺寸是小于1/10个波长的，而频率选择表面单元结构会介于1/10波长与1/2波长之间，随着两项技术相互借鉴融合，其基本单元逐渐处于相同的尺寸范围，因此，后期也把频率选择表面作为电磁超材料的一种。
电磁超材料的神奇之处
电磁超材料的微结构可由科研人员根据实际需要进行结构设计和组合，实现自然材料所无法达到的超常电磁特性，因此被广泛应用于成像、通讯和探测等领域中。
2006年J.Pendry首次将转换光学理论应用于设计隐身器件，给出了设计三维隐身器件所需要的电磁参数。同年，Schurig等人实现了第一个微波段二维隐身器件，但只能减小目标的雷达散射界面，不能实现完美隐身效果。2009年，美国杜克大学史密斯教授团队与东南大学崔铁军院士团队合作，在《科学》杂志上发表了二维宽带隐身器件，实现了新的突破。随后，崔铁军课题组又提出电磁黑洞、三维隐身衣概念。
在通讯方面，2014年，宾夕法尼亚大学的Engheta教授提出数字超材料概念，也就是采用不同介电常数的材料通过排列组合形成新的超材料，最终实现电磁调控效果。同年，东南大学崔铁军院士团队通过控制超表面二极管实现相位和幅值响应的不同，进而实现数字化表征，比如数字“0”为相位差0°，数字“1”为相位差90°，这样通过偏压激励的不同就可以实现像数字“0”和“1”的调控，因此也称为数字编码超材料。此种超材料在5G和6G通讯上具有极大的应用潜力。
（文/黄修涛 中国航天科工三院306所 ）
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