Искусственные диэлектрики
Искусственные диэлектрики представляют собой изготовленные композитные материалы, часто состоящие из массивов проводящих форм или частиц в непроводящей опорной матрице, предназначенные для того, чтобы иметь определенные электромагнитные свойства, аналогичные диэлектрикам . Пока шаг решетки меньше длины волны , эти вещества могут преломлять и дифрагировать электромагнитные волны и используются для изготовления линз , дифракционных решеток , зеркал и поляризаторов для микроволн . Они были впервые концептуализированы, сконструированы и развернуты для взаимодействия в микроволновой печи .диапазон частот в 1940-х и 1950-х годах. Сконструированная среда, искусственный диэлектрик, имеет эффективную диэлектрическую проницаемость и эффективную магнитную проницаемость , как и предполагалось. [1] [2]
Кроме того, некоторые искусственные диэлектрики могут состоять из нерегулярных решеток, случайных смесей или неоднородной концентрации частиц.
Искусственные диэлектрики стали использоваться в радиолокационных микроволновых технологиях, разработанных между 1940-ми и 1970-ми годами. Термин «искусственные диэлектрики» вошел в обиход, потому что это макроскопические аналоги встречающихся в природе диэлектриков . Разница между природным и искусственным веществом заключается в том, что атомы или молекулы представляют собой искусственно (человек) созданные материалы. Искусственные диэлектрики были предложены из-за необходимости создания легких конструкций и компонентов для различных устройств доставки микроволн. [2]
Термин искусственный диэлектрик был введен Уинстоном Э. Коком в 1948 году, когда он работал в Bell Laboratories. В нем описывались материалы практических размеров, которые имитировали электромагнитный отклик естественных диэлектрических твердых тел. Искусственные диэлектрики возникли из-за потребности в легких материалах с низкими потерями для больших и в остальном тяжелых устройств. [1] [2] [3]
Природные диэлектрики или природные материалы являются моделью искусственных диэлектриков. Когда электромагнитное поле воздействует на природный диэлектрик, локальные отклики и рассеяние возникают на атомном или молекулярном уровне. Затем макроскопический отклик материала описывается как электрическая и магнитная проницаемость . Однако для того, чтобы этот макроскопический отклик был действительным, между рассеивателями должен присутствовать определенный тип пространственного упорядочения. Кроме того, определенное отношение к длине волны является частью его описания. [3]Присутствует решетчатая структура с некоторой степенью пространственного упорядочения. Кроме того, длина волны приложенного поля больше, чем шаг решетки. Затем это позволяет дать макроскопическое описание, выраженное в виде электрической и магнитной проницаемости. [3]
Чтобы создать искусственные диэлектрическую и магнитную проницаемости, должна быть возможность доступа к самим атомам. Такая степень точности непрактична. Однако в конце 1940-х годов в области длинных волн, таких как радиочастоты и микроволны, стало возможным производить более масштабные и более доступные рассеиватели, которые имитируют локальный отклик природных материалов наряду с синтезированным макроскопическим откликом. В радиочастотном и микроволновом диапазонах были собраны такие структуры искусственной кристаллической решетки. Рассеянные частицы реагировали на электромагнитное поле, как атомы и молекулы в природных материалах, а среды вели себя во многом как диэлектрики с эффективной реакцией среды. [3]
