基于特异材料的非辐射无线能量传输技术研究

本申请课题将围绕基于特异材料的非辐射无线能量传输技术展开研究。研究重点集中在特异-正常材料复合结构中的电磁共振隧穿现象研究、特异-正常材料复合结构对电磁场调控机理研究以及基于特异材料的非辐射无线能量传输原理性器件的设计这三个方面。通过上述研究工作，我们拟解决以下关键问题：（1）基于特异-正常材料复合结构中共振隧穿现象的高效远距离隧穿机制。(2)基于特异材料非辐射无线能量传输范围内的电场抑制。本课题的特色在于利用了特异材料易于小型化及电磁场调控手段丰富的特点，通过共振隧穿方式实现复杂环境下的高效远距离无线能量传输，同时还可具有节能和环境友好的特点。本项目从理论和实验两方面对基于特异材料的非辐射无线能量传输机制进行研究，其结果一方面有助于人们深入理解电磁波在含特异-正常材料复合结构中的传播行为，另一方面更有助于推动非辐射无线能量传输技术在日常环境中的实际应用。

本项目的目标是对基于特异材料的非辐射无线能量传输技术展开研究。研究内容包括特异-正常材料复合结构中的电磁共振隧穿现象研究、特异-正常材料复合结构对电磁场调控机理研究以及基于特异材料的非辐射无线能量传输原理性器件的设计这三个方面。. 针对第一、第二部分研究内容，我们主要围绕特异-正常材料复合结构中的电磁共振隧穿现象，特别对非共轭单负异质结、可调零等效折射率隧穿结构等进行了较为深入的研究。一方面获得了这类含正常材料的复合结构中电磁隧穿发生的基本原理和条件，着重讨论了在正常材料（空气）较长，也就是和日常环境下中、远距离电磁隧穿发生的条件。另一方面也对此时电磁场的调控机理，即对其中电场或磁场分量进行分离控制的方法进行了详细的讨论。. 进一步研究需要解决的难点是实际的电磁特异材料以及相关隧穿系统的构建。目前，我们已经在这方面取得了一定的进展，特别是已经构建了以人工电-磁反射表面为基础的隧穿系统，并在微波暗室中通过天线系统进行测试，获得了与理论计算相符的结果。进一步的工作方向一是将现有的系统优化、结构简化，二是将系统的工作频率从现在的微波频段（限于我们的实验条件）转移到50-100MHz的低频区域，从而实现中远距离无线能量传输的演示性实验。