超材料权威著作：探索物理与工程的奇妙世界

超材料（Metamaterials）是一种通过人工设计的、具有天然材料所不具有的特殊电磁性质的材料。这种材料通过其独特结构的周期性排布，能够对电磁波等波的传播产生特殊的调控作用。本书《Metamaterials: Physics and Engineering Explorations》由Nader Engheta和Richard W. Ziolkowski共同撰写，是该领域的权威著作。 首先，让我们来了解Nader Engheta和Richard W. Ziolkowski两位学者。Nader Engheta是宾夕法尼亚大学的教授，致力于研究电磁理论、纳米光学、超材料及其在微波、红外和光学频率的应用。Richard W. Ziolkowski是亚利桑那大学的教授，他在电磁波理论、天线设计、超材料和无线电力传输等领域的研究颇有建树。 本书深入探索了超材料的物理原理和工程应用，其中的物理原理部分涵盖了超材料的基本理论，包括它们如何控制电磁波传播的机制以及它们的电磁特性。工程应用部分则着重于如何将超材料设计应用于实际的工程问题和解决方案。 超材料的一些关键特性包括： 1. 负折射率材料（Negative Refractive Index Materials，简称NIMs）：这是超材料最为人熟知的特性之一。通常情况下，材料会对入射光束产生负折射效果，使得光线折弯方向与传统材料相反。这一特性与超材料的结构密切相关，这种结构通常由金属线和开口环谐振器等周期性排列的单元组成。 2. 电磁隐身技术（Stealth Technology）：利用超材料的特殊电磁特性可以设计出能够吸收或偏转雷达波的隐身涂层，从而使目标在雷达上难以被发现。 3. 超透镜（Superlens）：传统的透镜无法突破光的衍射极限，而超材料制成的超透镜能够实现超分辨率成像，有助于提高成像设备的解析度。 4. 电磁波集束与聚焦（Beam Focusing and Shaping）：超材料可用于制造能够精确控制电磁波传播路径的器件，这在无线通信和能量传输等领域有重要应用。 5. 电磁黑洞效应（Electromagnetic Black Hole Effect）：通过设计特定的超材料结构，可以创建一个强大的引力场效应，使电磁波在其表面附近被捕获并被吸收到“黑洞”中心，这一现象对无线能量捕获和传输有潜在应用。 超材料的研究领域通常还涉及以下几个方向： - 电磁带隙材料（Electromagnetic Bandgap Materials，简称EBG）：用于控制电磁波的传播，通常在微波和毫米波器件中应用较多。 - 左手材料（Left-Handed Materials，简称LHM）：是一种拥有负折射率、负介电常数和负磁导率的材料，其电磁特性与右手材料（Right-Handed Materials）相反。 通过《Metamaterials: Physics and Engineering Explorations》这本书的学习，研究者可以更深入地理解超材料在理论物理和工程实践中的应用，掌握相关的设计原理和方法，并探索在通信、光学、医学成像、能量传输等领域的新应用。 此外，书中还可能涵盖了超材料设计的数值方法、建模工具，以及实验方法等，为读者提供全面的超材料研究基础和应用指导。由于本书提供了精致的pdf格式，而非扫描版，这意味着其内容易于搜索和引用，适合作为学术研究和工程实践的参考资料。 最后，文件名称列表中的“Metamaterials-Physics and Engineering Explorations by Nader Engheta, Richard W. Ziolkowski”清晰地指出了本书的作者和主题，突出了其在超材料领域的重要性。