雙曲線超材料
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2022-02-14
雙曲線超材料的視頻教程
雙曲線超材料的實例教程
013 - COMSOL基于范德瓦爾斯結(jié)構(gòu)的雙曲線超材料（僅包含模型文件，40元）
基本介紹：
主要內(nèi)容：根據(jù)發(fā)表在 Science 上的論文《Infrared hyperbolic metasurface based on nanostructured van der Waals materials 作者：Peining Li等》，重復了圖1b、圖1c、圖1f、圖1g；
基于COMSOL頻域求解，使用的軟件版本為COMSOL 5.4 (5.4.0.225)；
計算所需的內(nèi)存：32 GB；
涉及的內(nèi)容：各向異性材料、阻抗邊界條件、電偶極子、散射邊界條件、完美匹配層、對數(shù)據(jù)集的操作 等；
繪制了：電場模、電場z分量的分布、Poynting矢量分布；
注意：本案例僅包含模型文件，沒有講解視頻，不附帶答疑指導。
包含的文件截圖：
詳細描述：
如上圖所示，利用comsol仿真雙曲線超材料上光的傳播。分為兩種情況：一種是純 hBN材料，另一種是將 hBN 做成一維條狀陣列來實現(xiàn)介電常數(shù)的各向異性。在偶極子的激發(fā)下，第二種情況能實現(xiàn)雙曲線形的波矢分布。
計算的內(nèi)容和結(jié)果：
1、hBN為均勻薄板時的電場分布。上圖：文獻中的圖；下圖：本例的結(jié)果 ??
2、hBN為光柵結(jié)構(gòu)（超材料）時的電場分布。上圖：文獻中的圖；下圖：本例的結(jié)果 ??
再次提醒：本案例僅包含模型文件，沒有講解視頻，也不附帶答疑指導。
展開 導熱高分子復合材料因其良好的綜合特性，而在能源化工、通訊衛(wèi)星、高速飛行器及人工智能等領域的熱控系統(tǒng)發(fā)揮重要作用。近年來，國內(nèi)外研究人員通過模板法、自組裝法、化學氣相沉積等方法預制三維連續(xù)導熱網(wǎng)絡，結(jié)合高分子基體的浸漬和固化制備了一系列高導熱高分子復合材料。這些研究豐富了三維連續(xù)導熱網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)體系，推動了導熱高分子復合材料的快速發(fā)展。
研究表明，一方面，導熱網(wǎng)絡的構(gòu)建能夠促進聲子在整個網(wǎng)絡的高效傳遞、提升復合材料的導熱性能；另一方面，聲子作為熱流的載體，其傳遞路徑的密度和分布也是決定導熱網(wǎng)絡熱流傳輸能力的關(guān)鍵，進而深刻影響復合材料的三維導熱性能。因此，發(fā)展新型高導熱高分子復合材料，不僅需要搭建導熱網(wǎng)絡，更重要的是要研究和實現(xiàn)對三維連續(xù)導熱網(wǎng)絡的精準、可控調(diào)節(jié)，進而可控調(diào)節(jié)和改善復合材料的三維導熱性能。
近日，天津理工大學陳莉教授團隊與天津大學封偉教授團隊合作，通過石墨烯在密胺網(wǎng)絡的組裝構(gòu)建了超彈性石墨烯@密胺雙連續(xù)三維網(wǎng)絡，結(jié)合高分子基體的浸漬與固化制備高導熱復合材料。在固化過程中，借助三維壓縮模具，通過控制雙連續(xù)網(wǎng)絡的壓縮率和壓縮維度對石墨烯導熱網(wǎng)絡的取向度和質(zhì)量含量進行精準控制。對于單向壓縮復合材料，當壓縮率大于70%時，復合材料的水平導熱系數(shù)迅速提高，當壓縮率為95%時，復合材料中石墨烯的含量達到2.6 wt%，復合材料的水平導熱系數(shù)達到1.68 W/mK，是未壓縮樣品導熱系數(shù)（0.175 W/mK）的近10倍。對于三向壓縮復合材料，復合材料導熱系數(shù)呈現(xiàn)各向同性，當三向壓縮率為70%時，復合材料中石墨烯的含量為4.82 wt%，復合材料的導熱系數(shù)達到2.19 W/mK。
展開 雙曲線超材料誘導上轉(zhuǎn)換發(fā)射的增強。（a）UCNP/HMM復合材料在980 nm激光激發(fā)下，在0.66 kW. cm-2的恒定泵浦功率密度下的發(fā)射光譜。（b）計算的CIE坐標的圖[參考，（0.332,0.331）; HMM 1，（0.333,0.334）; HMM 2，（0.334,0.354）; HMM 3，（0.334,0.0.342）]。
圖五、 發(fā)射光譜對泵浦功率密度的相應依賴性分別在Figure 5 的部分a、b和c中描繪，并且HMM 1，HMM 2和HMM 3的積分發(fā)射強度，輸出功率和譜線寬度的變化。
Figure 5. 具有雙曲線超材料的樣品的激光作用光譜。部分a、b和c分別描繪了樣品HMM 1，HMM 2和HMM 3的發(fā)射光譜的入射功率密度依賴性。
圖六、 來自UCNP的多發(fā)射線增強可歸因于來自HMM樣品的Purcell（柏塞爾）因子，其具有用于高光子態(tài)密度（PDOS）的雙曲線色散。Purcell（柏塞爾）因子可以在物理上被解釋為基于自發(fā)發(fā)射動力學的偶極輻射對周圍環(huán)境影響的發(fā)射率的增強。
Figure 6. 計算的柏塞爾因子和散射效率。（a）用偶極子源計算的柏塞爾因子固定在基質(zhì)上方10 nm處，用于參考HMM1，HMM2和HMM3樣品。（b）UCNP在不同基材上的散射效率的理論計算。
圖七、 遠場角| E |2分布涉及在輔助激光現(xiàn)象中起主要作用。用于XY，XZ和YZ平面的具有多波長區(qū)域的模擬散射場強度在Figure 7 中示出，其中X和Y（Z）指的是與襯底平行（垂直）的散射方向。
Figure 7. XY，XZ和YZ平面的遠場角| E |2分布。
展開 【研究背景】
復合功能氧化物材料對于新材料系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)，以及在促進超材料、自旋電子學、多鐵性和量子系統(tǒng)的物理性質(zhì)控制和多功能性等新興技術(shù)發(fā)展方面引起了廣泛的研究興趣。已經(jīng)證明的幾種具有多層或納米線形態(tài)的兩相納米復合材料系統(tǒng)用于實現(xiàn)增強的物理特性，包括鐵電性、鐵磁性、磁阻，以及諸如光學磁性、負折射和雙曲線色散等奇特光學性質(zhì)。例如，具有有序和各向異性金屬–電介質(zhì)納米復合材料設計的雙曲線超材料以實現(xiàn)高波矢的傳播。由于自然界中存在極少量的雙曲線材料，因此這種人工設計的納米復合材料方法提供了一種多功能平臺，使得這類材料能應用于衍射成像，傳感，波導，并且還賦予了電，磁和光響應的性能。然而，由于在結(jié)晶度和形貌方面結(jié)構(gòu)的可用性有限，因此需要設計更靈活、結(jié)構(gòu)更復雜以及制備方法更普適的復合功能氧化材料技術(shù)，以用于開發(fā)下一代集成光子和電子器件。
【成果簡介】
近日，普渡大學汪海燕教授通過新穎的兩步模板化生長方法，實現(xiàn)了一種獨特的“納米管”形式的高度有序的Au-BaTiO3-ZnO納米復合材料。有序的三相“納米管”狀結(jié)構(gòu)提供了獨特的功能，例如與其他隨機結(jié)構(gòu)相比，由高度各向異性的納米結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的可見和近紅外區(qū)域中明顯的雙曲線色散。這項研究為多相結(jié)構(gòu)的設計、生長和應用開辟了新的可能性，并提供了一種新的方法來設計復雜的納米復合系統(tǒng)，在納米尺度上以前所未有的方式控制電子與光物質(zhì)的相互作用。該成果近日以題為“Self-Assembled Ordered Three-Phase Au–BaTiO3–ZnO Vertically Aligned Nanocomposites Achieved by a Templating Method”發(fā)表在知名期刊Adv. Mater.上。
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雙曲線超材料的最新內(nèi)容
包含的文件截圖：
詳細描述：
如上圖所示，利用comsol仿真雙曲線超材料上光的傳播。分為兩種情況：一種是純 hBN材料，另一種是將 hBN 做成一維條狀陣列來實現(xiàn)介電常數(shù)的各向異性。在偶極子的激發(fā)下，第二種情況能實現(xiàn)雙曲線形的波矢分布。
計算的內(nèi)容和結(jié)果：
1、hBN為均勻薄板時的電場分布。
例如，具有有序和各向異性金屬–電介質(zhì)納米復合材料設計的雙曲線超材料以實現(xiàn)高波矢的傳播。由于自然界中存在極少量的雙曲線材料，因此這種人工設計的納米復合材料方法提供了一種多功能平臺，使得這類材料能應用于衍射成像，傳感，波導，并且還賦予了電，磁和光響應的性能。
具有雙曲線超材料的樣品的激光作用光譜。部分a、b和c分別描繪了樣品HMM 1，HMM 2和HMM 3的發(fā)射光譜的入射功率密度依賴性。
圖六、 來自UCNP的多發(fā)射線增強可歸因于來自HMM樣品的Purcell（柏塞爾）因子，其具有用于高光子態(tài)密度（PDOS）的雙曲線色散。
導熱高分子復合材料因其良好的綜合特性，而在能源化工、通訊衛(wèi)星、高速飛行器及人工智能等領域的熱控系統(tǒng)發(fā)揮重要作用。近年來，國內(nèi)外研究人員通過模板法、自組裝法、化學氣相沉積等方法預制三維連續(xù)導熱網(wǎng)絡，結(jié)合高分子基體的浸漬和固化制備了一系列高導熱高分子復合材料。這些研究豐富了三維連續(xù)導熱網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)體系，推動了導熱高分子復合材料的快速發(fā)展。
研究表明，一方面，導熱網(wǎng)絡的構(gòu)建能夠促進聲子在整個網(wǎng)絡的高效傳遞
