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人工超材料是指亞波長(zhǎng)尺度單元按一定的宏觀排列方式形成的人工復(fù)合電磁結(jié)構(gòu)。由于其基本單元和排列方式都可任意設(shè)計(jì)，因此能構(gòu)造出傳統(tǒng)材料與傳統(tǒng)技術(shù)不能實(shí)現(xiàn)的超常規(guī)媒質(zhì)參數(shù)，進(jìn)而對(duì)電磁波進(jìn)行高效靈活調(diào)控，實(shí)現(xiàn)一系列自然界不存在的新奇物理特性和應(yīng)用。然而，傳統(tǒng)的電磁超材料和超表面都是基于連續(xù)變化的媒質(zhì)參數(shù)，很難實(shí)時(shí)地操控電磁波。 以程強(qiáng)教授為核心團(tuán)隊(duì)的課題組在國(guó)際上首次提出“數(shù)字編碼與可編程超材料”，提出用二進(jìn)制數(shù)字編碼來(lái)表征超材料的思想，通過(guò)改變數(shù)字編碼單元“0”和“1”的空間排布來(lái)控制電磁波。這一概念的提出不僅簡(jiǎn)化了超材料的設(shè)計(jì)難度和優(yōu)化流程，構(gòu)建了超材料由物理空間通往數(shù)字空間的橋梁，使人們能夠從信息科學(xué)的角度來(lái)理解和探索超材料。更重要地是，超材料的數(shù)字化編碼表征方式非常有利于結(jié)合一些有源器件（例如二極管和MEMS開(kāi)關(guān)等），在現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列（FPGA）等電路系統(tǒng)的控制下實(shí)時(shí)地?cái)?shù)字化調(diào)控電磁波，動(dòng)態(tài)地實(shí)現(xiàn)多種完全不同的功能。 在該工作中，作者利用優(yōu)化算法，設(shè)計(jì)相應(yīng)的時(shí)空三維編碼矩陣，超表面將入射波能量分散到空間任意方向和任意諧波頻譜上，這一特性很好地縮減了雷達(dá)散射截面（RCS），未來(lái)有望應(yīng)用于新型的計(jì)算成像系統(tǒng)。更重要的是，引入時(shí)間維度的編碼之后，可以擴(kuò)展傳統(tǒng)的空間編碼比特?cái)?shù)，降低了實(shí)現(xiàn)高比特可編程超表面的系統(tǒng)復(fù)雜度。例如，一款2比特的可編程超表面，只要設(shè)計(jì)相應(yīng)的時(shí)空編碼矩陣，就可以在中心頻率和諧波頻率實(shí)現(xiàn)等效的360度相位覆蓋，這是傳統(tǒng)可編程超表面無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，可用于實(shí)現(xiàn)波束塑形等一系列實(shí)用功能。 本工作得到了國(guó)家科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“變革性技術(shù)關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題”重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)“微波毫米波數(shù)字編碼和現(xiàn)場(chǎng)可編程超構(gòu)材料的理論體系與關(guān)鍵技術(shù)”，以及國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助，相關(guān)實(shí)驗(yàn)測(cè)試工作在東南大學(xué)毫米波國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。

 我院自主研發(fā)的新型無(wú)機(jī)基復(fù)合吸音材料具有吸聲隔聲性能好，抗強(qiáng)氣流沖擊，耐侯，防水，防火，環(huán)保，美觀，施工、安裝、維護(hù)方便等特點(diǎn)，性能與國(guó)外的相當(dāng)，價(jià)格只有進(jìn)口價(jià)的1/5。

綜述了人工鉀離子通道或運(yùn)輸載體選擇性設(shè)計(jì)及其功能特性，特別是選擇性運(yùn)輸鉀離子的功能設(shè)計(jì)，有助于進(jìn)一步探究活性結(jié)構(gòu)作為“過(guò)濾器”或“門(mén)控”蛋白在離子傳輸過(guò)程中的動(dòng)態(tài)過(guò)程。綜述指出人工鉀離子通道一般具有以下特征：（i)鉀離子結(jié)合的大環(huán)識(shí)別位點(diǎn)。配位后大環(huán)通道獲得的能量可以補(bǔ)償鉀離子脫水后能量損耗。即使體系中存在過(guò)量的Na+離子，大環(huán)通道也只識(shí)別K+離子。從機(jī)理上看，該識(shí)別系統(tǒng)具有協(xié)同動(dòng)態(tài)效應(yīng)，K+離子的增加也協(xié)同驅(qū)使著大環(huán)通道對(duì)鉀離子的選擇性增大；（ii)能夠?qū)崿F(xiàn)分子間自組裝的氫鍵供體與受體；(iii)具有可以嵌入疏水雙層膜結(jié)構(gòu)的疏水鏈。       該綜述分析和總結(jié)了該類(lèi)材料體系中跨膜傳輸鉀離子的機(jī)理與機(jī)制；總結(jié)了人工設(shè)計(jì)自組裝高選擇性鉀離子通道的特征，并對(duì)比了一系列的人工鉀離子通道單晶結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其跨膜運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)。

木塑復(fù)合材料(wood-plastics composites,簡(jiǎn)稱(chēng)WPC)是利用熱熔塑膠（聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等以及它們的共聚物）作為膠粘劑,用木質(zhì)粉料（如木材、農(nóng)植物秸稈、農(nóng)植物殼類(lèi)等生物質(zhì)物粉料）為填充料,經(jīng)擠壓法成型或壓制法、注塑法成型所形成的復(fù)合材料。木塑復(fù)合材料不僅具有原木特有的木質(zhì)感,而且它具有較好的機(jī)械性能、尺寸穩(wěn)定性好,耐水性、耐磨性、耐化學(xué)腐蝕性?xún)?yōu)良,不怕蟲(chóng)蛀,易于著色,維護(hù)要求低,使用壽命長(zhǎng),易于成型,可二次加工等眾多優(yōu)異性能。被廣泛的應(yīng)用到建筑、室內(nèi)潢、汽車(chē)、包裝、倉(cāng)儲(chǔ)等領(lǐng)域代替木材使用；得到了廣泛應(yīng)用。 另外它還可充分利用回收木材、余料、木屑等原來(lái)被廢棄的木料,大幅度提高天然木材的利用率,并可解決廢棄木料所造成的垃圾污染及處理問(wèn)題,具有保護(hù)環(huán)境,提高人造木材制品附加價(jià)值的功效，被譽(yù)為綠色環(huán)保新型材料,具有廣闊的發(fā)展前景。

北京工業(yè)大學(xué)電磁防護(hù)與檢測(cè)研究室開(kāi)發(fā)出四種類(lèi)型的電磁防護(hù)材料，取得了多項(xiàng)具有自主知識(shí) 產(chǎn)權(quán)的科研成果，包括： 近場(chǎng)干擾抑制材料、頻率選擇表面、新型電磁屏蔽材料、電磁波吸收材料 上述材料具體包括：近場(chǎng)干擾抑制貼片、磁耦合隔離薄膜；頻率選擇表面材料及其加工技術(shù)；柔   性電磁屏蔽織物、磁屏蔽薄膜、電磁屏蔽涂料、高導(dǎo)電粉體、導(dǎo)電彈性體；柔性吸波材料、高溫吸波材料。

該綜述系統(tǒng)地總結(jié)了負(fù)泊松比材料的最新研究進(jìn)展，分析了應(yīng)變，微觀結(jié)構(gòu)等調(diào)控材料泊松比的方法。最后闡述了各種功能材料中多種負(fù)系數(shù)特性（負(fù)泊松比，負(fù)熱膨脹以及負(fù)壓縮性）以及它們之間可能的共存現(xiàn)象，并提出了負(fù)泊松比材料的潛在研究方向和調(diào)控泊松比的新方法。    作為基本的彈性變量，泊松比（Poisson’s ratio）定義為在垂直與加載方向與加載方向之間的形變量比值。它表征了材料在載荷作用下發(fā)生形狀畸變或者體積變形之間的競(jìng)爭(zhēng)，為衡量材料受力下的彈性形變提供了最基本的度量標(biāo)準(zhǔn)，并在材料和力學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。? 綜述了負(fù)泊松比材料的研究進(jìn)展,包括負(fù)泊松比材料理論研究、天然和人工制備，特別是當(dāng)前各類(lèi)熱門(mén)材料（包括生物材料，有機(jī)大分子材料，3-D打印材料，金屬有機(jī)骨架材料和碳納米管、黑磷以及諸多電子氧化物外延薄膜等低維材料）的負(fù)泊松比現(xiàn)象。分析了負(fù)泊松比材料所具備的幾何/內(nèi)在晶體結(jié)構(gòu)，確定材料結(jié)構(gòu)-負(fù)泊松比特性之間的關(guān)系。探索泊松比隨材料結(jié)構(gòu)和外界環(huán)境（溫度和壓強(qiáng)）的可變性，通過(guò)比較各類(lèi)調(diào)控方式，尋找負(fù)泊松比材料，并對(duì)未來(lái)負(fù)泊松比材料的力學(xué)性能研究及應(yīng)用進(jìn)行了展望。

通過(guò)對(duì)燒結(jié)鈷鐵氧體進(jìn)行熱等靜壓燒結(jié)，得到鈷鐵氧體陶瓷材料的樣品內(nèi)部孔隙大大減少，致密度大于 99％；平行方向磁致伸縮系數(shù)絕對(duì)值大于 150ppm；磁致伸縮激勵(lì)場(chǎng)低于 2000Oe。對(duì)鈷鐵氧體磁致伸縮材料進(jìn)行熱等靜壓處理促進(jìn)了其在低場(chǎng)高頻磁致伸縮領(lǐng)域的應(yīng)用。通過(guò)凝膠注模、磁場(chǎng)取向及常壓燒結(jié)及熱處里工藝，得到的鈷鐵氧體磁致伸縮材料<100>方向取向度大于 40％，致密度大于 99％，垂直取向方向磁致伸縮系數(shù)絕對(duì)值大于 300ppm，對(duì)應(yīng)的激勵(lì)場(chǎng)低于 2000Oe。

研究發(fā)現(xiàn)具有層狀結(jié)構(gòu)的SnSe的二維界面對(duì)聲子具有強(qiáng)烈的散射作用 (圖1左)，使得SnSe沿著層間方向具有很低的熱導(dǎo)率，在773K溫度下可達(dá)最小理論值 ~ 0.18 W/mK。尋找低熱導(dǎo)率材料和降低熱導(dǎo)率是熱電領(lǐng)域長(zhǎng)期以來(lái)提高熱電優(yōu)值ZT的有效途徑。在聚焦SnSe層間低熱導(dǎo)率的基礎(chǔ)上，如能在此方向上實(shí)現(xiàn)高的電傳輸性能，則可實(shí)現(xiàn)高的熱電性能。通過(guò)簡(jiǎn)化由 Wiedemann-Franz和Pisarenko關(guān)系決定的載流子濃度對(duì)ZT值的束縛后，ZT值關(guān)系可簡(jiǎn)化為: ，可見(jiàn)提高層間電傳輸性能需同時(shí)優(yōu)化載流子遷移率 (m) 和有效質(zhì)量 (m)。 由于SnSe材料在800K溫度點(diǎn)存在一個(gè)從Pnma到Cmcm的相變，經(jīng)過(guò)同步輻射和變溫TEM實(shí)驗(yàn)測(cè)試發(fā)現(xiàn)該相變從600K便開(kāi)始持續(xù)發(fā)生。利用該持續(xù)相變特性，通過(guò)調(diào)整電子摻雜濃度可將輕導(dǎo)帶和重導(dǎo)帶之間經(jīng)歷一個(gè)簡(jiǎn)并收斂 (增加有效質(zhì)量和減小遷移率) 和退簡(jiǎn)并收斂 (減小有效質(zhì)量和增加遷移率) 的過(guò)程。利用這一過(guò)程，恰好優(yōu)化了遷移率和有效質(zhì)量的乘積 (mm) (圖1中)，使得SnSe在整個(gè)溫度范圍內(nèi)都保持較高的電傳輸性能。通過(guò)對(duì)比電子和空穴摻雜的n型和p型SnSe材料發(fā)現(xiàn)，通過(guò)電子摻雜后Sn和Se的p軌道在導(dǎo)帶底會(huì)產(chǎn)生電子離域交疊雜化（而在價(jià)帶頂則不存在這一現(xiàn)象），使得n型SnSe的電荷密度增大到足以填滿(mǎn)層間空隙，實(shí)現(xiàn)了層間電子的隧穿? 本征的SnSe的層狀結(jié)構(gòu)就像一堵墻，可以同時(shí)阻礙聲子和載流子 (電子和空穴) 的傳輸。但通過(guò)重電子摻雜后，導(dǎo)帶底的電子離域雜化現(xiàn)象增大了電荷密度，在墻內(nèi)和墻之間只為電子量身定制了一條傳輸?shù)乃淼溃鐖D2所示。在大電荷密度的基礎(chǔ)上，加之連續(xù)相變引起的能帶結(jié)構(gòu)變化和晶體對(duì)稱(chēng)性的提高三個(gè)主要因素使得SnSe在層間方向表現(xiàn)出優(yōu)異的電傳輸性能，當(dāng)溫度高于700K時(shí)，在SnSe的層間方向產(chǎn)生了比層內(nèi)更優(yōu)異的“三維電荷”傳輸效應(yīng)。這種 “二維聲子/三維電荷” 傳輸特點(diǎn)大幅提高了n型SnSe的熱電性能。