В этой статье представлен всесторонний обзор основ и применений эпсилон-отрицательных материалов. Перколяционные композиты, а также гомогенная керамика или полимеры были исследованы для получения настраиваемых эпсилон-отрицательных свойств. Подтверждено, что аномальное эпсилон-отрицательное свойство может быть реализовано в обычных материалах. Между тем, с позиций материаловедения выяснена связь между отрицательной диэлектрической проницаемостью и составом и микроструктурой материалов. Продемонстрировано, что эпсилон-отрицательные характеристики связаны с плазмонным откликом делокализованных электронов внутри материалов и могут им модулироваться. Кроме того, рассматривается потенциальное применение эпсилон-отрицательных материалов для защиты от электромагнитных помех, ламинированных композитов для многослойной емкости, электрических индукторов без катушек и метаматериалов с нулевым эпсилон-значением. Разработка эпсилон-отрицательных материалов обогатила коннотацию метаматериалов и передовых функциональных материалов и ускорила интеграцию метаматериалов и природных материалов.
Введение
Диэлектрическая проницаемость и магнитная проницаемость являются двумя основными физическими параметрами материалов, характеризующими реакцию материалов в электрических, магнитных или электромагнитных полях [1–3]. В соответствии со знаком диэлектрической и магнитной проницаемости материалы классифицируются по четырем квадрантам, включая обычные материалы, материалы с двойным отрицательным знаком, мю-отрицательные материалы и эпсилон-отрицательные материалы, как показано на рисунке 1 [4,5]. Обычные материалы с положительной диэлектрической проницаемостью и положительной проницаемостью прозрачны для падающих электромагнитных волн, а электрический вектор (E), магнитный вектор (B) и волновой вектор (k) соответствуют правилу правой руки. Для материалов с двойными отрицательными параметрами, таких как метаматериалы, внутри них также могут распространяться электромагнитные волны, но отношения между E, B и k левые. Электромагнитные волны быстро затухают в материалах только с отрицательной диэлектрической или отрицательной магнитной проницаемостью. Мю-отрицательные материалы могли быть реализованы с некоторыми ферритами на их частоте магнитного резонанса, в то время как модуляция эпсилон-отрицательных свойств впервые была реализована в метаматериалах [6]. Метаматериалы — это своего рода искусственные материалы, состоящие из периодических строительных блоков с рядом новых физических свойств, которые редко встречаются в природных материалах [7,8]. Методы конструирования метаматериалов позволяют получить новые виды электромагнитной среды с аномальными отрицательными физическими параметрами.

Массивы периодических металлических единиц необходимы для достижения отрицательных электромагнитных параметров [9]. Реализация и регулирование производительности метаматериалов зависят от понимания геометрии и конфигураций строительных блоков, что почти не зависит от состава компонентов. Также можно считать, что уникальные свойства метаматериалов являются искусственно созданными электромагнитными свойствами, а не определяются составом и микроструктурой материалов. С позиций материаловедения физические свойства материала должны зависеть от его состава и микроструктуры, что объясняет структуру-активность.
просвещает исследователей улучшают свойства материалов за счет изменения состав и пошив микроструктуры конститутивного компоненты внутри материалов [10,11]. Итак, может ли «настоящее» материалы реализуют свойства метаматериалов, такие как отрицательная диэлектрическая проницаемость и/или отрицательная магнитная проницаемость? В начале исследования метаматериалов только несколько исследований материалов были сосредоточены на том, могут ли обычные материалы обладают уникальными свойствами метаматериалов и композиты с преимуществом интеграции многокомпонентных свойства предоставили удобный метод для достижения отрицательные электромагнитные параметры [12,13]. Метаперформанс из обычных материалов реализуется и адаптированы на основе модуляции химического состава и микроструктуры типичными методами подготовки материалов. Исследования отрицательных электромагнитных параметров, включая отрицательную диэлектрическую проницаемость и отрицательную проницаемость, в последнее время стали центром исследований в области материаловедение, и эти соответствующие исследования становятся важное дополнение к исследованию метаматериалов. Отрицательная диэлектрическая проницаемость привлекла всеобщее внимание в оптической диэлектрической функции металлов и полупроводники [14,15]. В метаматериалах отрицательная диэлектрическая проницаемость имеет важное значение для мета-производительности, такой как отрицательное преломление, отрицательная фазовая скорость, реверс эффект Доплера, эффект Черенкова и др. [16–18]. Расследования осуществляется с точки зрения материалов наука показала, что отрицательная диэлектрическая проницаемость может быть реализуется в радиочастотном диапазоне, который намного ниже, чем оптической частоты [19–21]. Материалы с негативом диэлектрическая проницаемость описывается как эпсилон-отрицательные материалы (ЭНМ). ЭНМ, реализованные композитами, классифицируются как метакомпозиты, который определяет композиты с новым и уникальные свойства, которые отличаются от других традиционных материалов [22–24]. Таким образом, ЭНМ можно разделить на метаматериалы и метакомпозиты, а метакомпозиты подразделяются на композиты с керамической матрицей и полимерные матричные композиты в зависимости от их различного состава. Кроме того, ЭНМ также состоят из однородной керамики или легированные полимеры. Более того, ЭНМ показали отличные потенциал в различных электромагнитных и электронных приложениях, такие как электромагнитное экранирование, поглощение волн, ламинированные конденсаторы и катушки индуктивности без катушек [25–28]. В в этой статье, ход исследования материалов с отрицательным была пересмотрена диэлектрическая проницаемость. Методы исследования, подготовка процессы, механизм отрицательной диэлектрической проницаемости, т.к. а также потенциальные приложения для ENM были изложено с точки зрения материаловедения. …………………… Резюме и перспективы Таким образом, сжатый обзор эпсилон-отрицательных материалов, выполненных из обычных композитов или гомогенных представлены материалы. Отрицательная диэлектрическая проницаемость будет наблюдаться, когда плазменные колебания электронов или диэлектрический резонанс электрических диполей индуцируется при определенная частота. Композиты с содержанием наполнителей более порог перколяции являются эпсилон-отрицательными из-за трехмерные связанные сети, образованные проводниковые наполнители. Гомогенная керамика или полимеры также может быть эпсилон-отрицательным, пока свободные электроны внутри них переходят в плазмонное состояние. эпсилонотрицательный свойства тесно связаны с составом и микроструктура различных материалов. Словом, из перспектива материаловедения, различные «реальные» материалов даже без точного искусственного периодического строительные блоки метаматериалов могут быть построены и отнесены к эпсилон-отрицательным материалам с использованием материалов методы приготовления. Кроме того, по сравнению с обычным материалы с положительной диэлектрической проницаемостью, эпсилон-отрицательные материалы показали большой потенциал в различных электронных и электромагнитные устройства благодаря совершенно новым механизм ответа. Развитие эпсилонотрицательного материалы ускорили интеграцию природные материалы и метаматериалы, а также исследования эпсилон-отрицательных материалов постепенно становятся важная отрасль в области метаматериалов. Методы приготовления и механизм связи эпсилон-отрицательные материалы с природными материалами имеют были в основном прояснены, тем не менее, подробные объяснения механизм и более обильные средства собственности модуляция должна быть доработана в будущей работе. Исследователи, работающие с эпсилон-отрицательными материалами, могут необходимо сотрудничать с коллегами в области диэлектриков и метаматериалы для дальнейшего изучения приложений в больше электронных и электромагнитных устройств. В настоящий момент, факторы, которые могут повлиять на применение эпсилонотрицательных материалы до сих пор неясны. Таким образом, основные физические свойства этих эпсилон-отрицательных материалов требуют быть выяснены frommore аспекты. Все усилия, приложенные к различные эпсилон-отрицательные материалы обогатили оттенок передовых функциональных материалов и метаматериалов.