利用有效媒质理论对纳米金属薄膜介电函数的初步分析

利用有效媒质理论描述了纳米金属薄膜形成过程中介电函数的变化规律．与实验获得的纳米 Ａｌ和 Ｔｉ薄膜形成过程中

金属薄膜形成过程中电导特性变化的有效媒质理论

利用有效媒质理论描述了金属薄膜形成过程中电导率变化规律，与实验测得的Ａｌ薄膜形成过程中电导率变化结果比较接近．分析和讨论了一些影响计算结果准确性的因素．

微粒子复合体介电特性有效媒质理论的形状修正

本文从平均极化场出发，根据平均场理论建立有效媒质理论的形状修正模型，并就微粒的实际分布形态，讨论了两种理论的具体形式，以及微粒形状对有效介电函数的影响。

有效媒质公式在纳米SiC(N)粉体微波介电特性研究中的应用

用经典的有效媒质公式 (包括 Maxwell Garnet公式、Bruggeman公式、Polder-van Santen公式和相干准晶近似公式 (quasicrystalline approximation with coherentpotential,QCA-CP) )研究了含纳米 Si C(N)粉体的复合材料的微波介电特性 ,计算结果表明 ,经典的有效媒质公式对含纳米 Si C(N)粉体的复合材料是不适合的 ,应寻求新的方法来求解纳米复合材料的微波介电常数。研究表明 ,不同纳米 Si C(N)粉体含量的复合材料的介电常数实测值与纳米粉体体积分数 (f )之间有非常好的拟合关系 ,复合材料微波介电常数的实部 (ε′)和虚部 (ε" )与纳米粉体体积分数之间符合二次多项式 (ε′、ε" =Af 2 +Bf +C)关系 。

强非线性复合材料中的原胞有效媒质近似

本文提出了原胞有效煤质近似（ＣＥＭＡ）来研究强非线性复合导体的有效非线性响 应．在该复合介质内，各组分的电流密度与电场关系满足，式中ｘ是非线性响应．这 个原胞模型由两种原胞组成，一种是由核和壳组成的复合原胞，另一种是由单相组成的简单原 胞．研究的基础是把变化原理和有效媒质理论相结合应用于集合原胞系统中．ＣＥＭＡ提出了一 个适用于强非线性复合介质的一般形式．

一维AB结构的电磁特异材料的有效媒质参量确定

基于推广的相干势近似,将特异材料放入背景材料中,利用格林函数的方法计算一维AB结构的电磁特异材料体系的自能,态密度.态密度函数是背景材料的介电常数εref和磁导率μref的函数.通过不断变换背景材料的介电常数ε和磁导率μ,而使得态密度最大化,从而确定体系的有效媒质参量.

一种基于有效媒质理论的电磁参数优化计算方法

调控电磁参数对吸波结构设计具有重要意义,首要在于电磁参数的获取,难点是吸收剂体积分数的计算。制备了不同质量占比的CIPs/Paraffin复合材料,利用Maxwell-Garnett公式对吸收剂体积分数优化后计算其电磁参数。在0.5~18 GHz内,电磁参数的计算值与理论值基本吻合,得到了最佳吸收剂体积分数的计算方法。结论表明:该方法可准确获取吸波材料的等效电磁参数,对于吸波结构设计中确定吸波材料的配方具有一定指导意义。

外加恒定磁场复合微波媒质负折射率条件

以亚铁磁媒质-YIG为基体,在其中嵌入金属导体线阵列是人工合成负折射率微波媒质的一种新方法。该方法采用了复合媒质磁导率张量的修正有效媒质理论,并推导出复合媒质介电常数张量的修正有效媒质理论,把在恒定磁场作用下复合媒质宏观上等效为一种磁导率和介电常数都为各向异性的媒质。分析得到了等效磁导率和等效介电常数张量,做出了色散曲线,获得了负折射率条件。

组分梯度膜的有效介电常数的推导

从静电场的边值关系出发,利用平均场理论和有效媒质理论近似理论,研究组分梯度膜的有效介电常数,推导出组分梯度膜的有效介电常数。

人工合成负折射率微波媒质的一种新方法

提出了以外加磁场作用时磁导率为负的亚铁磁材料-YIG为基体,在其中嵌入等效介电常数为负的金属导体线阵列宏结构,人工合成出负折射率微波媒质的新方法。利用有效媒质理论数值计算了复合媒质的等效介电常数与等效磁导率的频率响应特性。计算结果表明存在C波段电磁波频率的重叠区域,使复合媒质的等效介电常数与等效磁导率同时为负;验证了新型负折射率微波媒质合成方法的可行性。

FeCoB-SiO_2纳米磁性颗粒膜有效磁导率计算与模拟

用带Gilbert损耗项的Landau-Lifshitz方程和Bruggeman有效媒质理论对Fe40Co40B20-SiO2纳米磁性颗粒膜的有效磁导率进行计算模拟,采用的模型是由磁性颗粒与非磁性介质组成的面心立方结构体系。模拟结果表明,磁谱曲线的变化趋势与实验数据一致,薄膜有效磁导率的实部和虚部都随着磁性颗粒的体积分数增大而增大。当磁性颗粒的体积分数在0.3到0.5之间变化时,磁导率的变化并不明显,而当磁性颗粒的体积分数在0.5到0.6之间变化时,磁导率的变化非常明显,这说明复合薄膜在磁性颗粒体积分数为0.5到0.6之间出现了逾渗阈值。

SiO_2/SiO_2复合材料高温介电性能演变规律及温度特性研究

根据经高温烧蚀后SiO2／SiO2复合材料物态表征结果，分析了室温至1200℃温度范围内影响SiO2／SiO2复合材料介电性能的主要因素。运用有效媒质理论，建立计算SiO2／SiO2复合材料介电参数的经验模型，实现SiO2／SiO2复合材料高温介电性能温度特性模拟（室温～1200℃），模拟结果与实际结果基本相符。在此基础上，对1200-1500℃温度范围内SiO2／SiO2复合材料介电性能的变化规律作出预测。

影响磁性纳米颗粒膜吸波性能的主要因素

基于Landau-Lifshitz-Gilbert方程、Brugge-man有效媒质理论及纳米颗粒膜的电输运和介电理论,通过计算磁性纳米颗粒膜的有效磁导率、有效介电常数、计算分析饱和磁化强度、各向异性场、电导率和阻尼系数对纳米颗粒膜吸波性能的影响。结果表明,饱和磁化强度、各向异性场、电导率和阻尼系数均对纳米颗粒膜的微波吸收特性产生显著影响,通过调控纳米颗粒膜的电磁特性可以有效提高其吸波性能,可以应用于薄层吸波材料的设计中。

金属膜介电性能调控研究

微米级粉体吸收剂性能指标已经达到理论极限,纳米结构金属薄膜由于具有更高的磁导率有望成为一种新型的微波吸收材料,但目前受限于界面匹配性能,必须控制其介电常数使其适合界面匹配.本文主要讨论金属薄膜的介电机制以及对其介电常数调控的可能性.基于重整化有效媒质理论的计算结果表明,可以通过相应技术途径使连续金属膜变成不连续,并控制不连续金属膜单元尺寸,当单元尺寸处于微米量级范围内时,金属膜的有效介电常数可以降到微波可匹配范围内.

胶体铁磁流体的光子特性研究(英文)

这篇综述回顾了我们近年来在铁磁流体方面的一些研究工作。铁磁流体是一种纳米铁磁颗粒或亚铁磁颗粒悬浮在基液(如:水或煤油)中形成的悬浮液。铁磁流体之所以受到广泛关注,是因为它们在许多方面都有着潜在应用,例如在机械工程和生物医学等领域。在此综述中,我们首先介绍了铁磁流体的场感应各向异性结构,然后,介绍了几种铁磁流体基软物质材料的光学性质,即:光学负折射、磁控光子带隙和非线性光学响应。我们采用的研究方法主要是分子动力学模拟,有效媒质近似和有限元模拟。

金属-金属颗粒膜巨磁电阻效应的尺寸效应

按照颗粒尺寸将颗粒膜中磁性颗粒分为3类:单畴超顺磁颗粒、单畴铁磁性颗粒和多畴磁性颗粒.不同尺寸的磁性颗粒对巨磁电阻效应作用的研究存在着争议.为此,该文假设颗粒膜中磁性颗粒尺寸呈对数正态函数分布,利用二流体模型和有效媒质理论对颗粒膜的巨磁电阻效应进行了研究.计算结果表明,以单畴铁磁性颗粒为主导作用的理论计算结果与相关各类实验相符,表明单畴铁磁性颗粒对颗粒膜的巨磁电阻效应起主导作用.

非局域颗粒复合介质的相干完美吸收效应

研究了两束相干光以相同的入射角从左、右两侧分别入射到Au-SiO_2复合介质板时,在不同的体系参数下该复合材料体系发生相干完美吸收的情形.运用有效媒质理论推导出了复合介质的有效介电常数以及有效磁导率;在得到有效电磁参数的基础上进一步推导得到平面波入射复合介质板时的反/透射系数.通过比较分析非局域和局域情况下颗粒复合介质的相干完美吸收现象,发现当颗粒尺寸很小时非局域效应的影响会导致复合介质产生相干完美吸收的入射光的频率范围显著变宽.在进一步的解析计算中,通过调节复合介质板的厚度、入射光波长、金属颗粒体积分数等参数得到了不同情况下产生的相干完美吸收现象,并由此分析非局域情形下对于相干完美吸收现象的调控.

基于亚铁磁材料-YIG的负折射率特异材料的设计及电磁特性研究

基于磁导率为负的亚铁磁材料-YIG,在其中嵌入等效介电常数为负的金属导体线阵列结构,合成出负折射率电磁特异材料.利用有效媒质理论数值计算了复合材料的等效介电常数与等效磁导率的频率响应特性.计算结果表明存在C波段电磁波频率的重叠区域,使复合材料的等效介电常数与等效磁导率同时为负;表明了利用有效媒质理论基于亚铁磁材料可以设计负折射率特异材料.

Co-A1-O磁性纳米颗粒膜微波磁性研究

通过实验研究和理论计算模拟研究Co-A1-O磁性纳米颗粒膜的微波磁性。首先采用双靶反应磁控溅射工艺制备Co-A1-O磁性纳米颗粒膜,探讨工艺条件对薄膜微波磁谱的影响;然后,利用Landau-Lifshitz-Gilbert方程和Bruggeman有效媒质理论,计算模拟主要磁参量变化对磁性纳米颗粒膜磁谱的影响。研究结果表明:增大Co靶溅射功率,可使磁性颗粒间因分布电容效应引起的涡流损耗增加,从而使磁谱的共振线宽增大;阻尼系数增大导致磁导率频谱的共振线宽增大趋势与实验结果基本一致。

不连续金属膜的介电性能计算

采用Bruggeman有效媒质理论、基于HFSS软件的S参数法和谐振腔微扰法对不连续金属膜的介电常数进行计算.计算结果表明,在满足长波准静态近似条件下,通过对金属的介电常数进行重整化处理,将涡流效应和局域场增强效应纳入到重整化介电常数中,可以将金属等效为均匀极化的介质,并利用有效媒质理论解析的计算出不连续金属膜的介电常数.且在不连续金属膜中,由于涡流效应的影响,不连续金属膜单元尺寸的大小将显著影响到不连续金属膜的有效介电常数.另外,Bruggeman理论在计算填充浓度小于阈值的样品时才可以获得准确结果.该文结论对研究不连续金属膜的介电性质具有积极的指导意义.