CN111478052A - 基于电磁互易的负折射材料、制备方法及应用 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种基于电磁互易的负折射材料、制备方法及应用。负折射材料包括导电薄膜阵列，导电薄膜阵列由多个具有预设厚度的导电薄膜沿一预设轴线排布形成，相邻两个导电薄膜间具有一预设间隔，预设间隔小于入射电磁波的波长；且导电薄膜阵列中的各导电薄膜在一预设角度范围内相对于预设轴线倾斜设置，以使入射电磁波形成负折射。上述负折射材料结构简单，并且可以满足宽频的阻抗匹配效应以减弱或消除电磁波的反射，同时还可以实现宽角度的负折射调控，拓宽了材料的工程应用范围。

Description

基于电磁互易的负折射材料、制备方法及应用

技术领域

本发明涉及超材料技术领域，特别是涉及一种基于电磁互易的负折射材料、制备方法及应用。

背景技术

电磁波在两种材料的界面上通常发生的是传统斯涅尔定律描述的正折射，即电磁波的折射线和入射线位于法线的异侧。近几年，电磁波负折射材料被提了出来，当电磁波入射至负折射材料时，电磁波会发生负折射现象，即电磁波的折射线和入射线位于法线的同侧。电磁波负折射材料在电磁成像、电磁隐身等领域有着重要的应用。

然而，传统方法制备的的负折射材料其阻抗不能与空气的阻抗直接匹配，在电磁波负折射的同时也在反射较多的电磁波，使得透射的能量较低，无法更好地满足相应的工程应用需求。

发明内容

基于此，有必要针对传统的负折射材料仍存在较多反射电磁波的问题，提供一种改进的基于电磁互易的负折射材料。

一种负折射材料，包括：

导电薄膜阵列，所述导电薄膜阵列由多个具有预设厚度的导电薄膜沿一预设轴线排布形成，相邻两个导电薄膜间具有一预设间隔，所述预设间隔小于入射电磁波的波长；且，

所述导电薄膜阵列中的各导电薄膜在一预设角度范围内相对于所述预设轴线倾斜设置，以使入射电磁波形成负折射。

上述负折射材料，通过设置导电薄膜阵列并基于电磁互易原理，使阵列中的各具有预设厚度的导电薄膜在一预设角度范围内相对于所述预设轴线倾斜设置，以更好地减弱或消除电磁波的反射，并使不同方向入射的电磁波均形成较佳的负折射，满足相应的工程应用需求。

在其中一个实施例中，所述导电薄膜阵列中的每一导电薄膜均以一对应的互易倾角相对于所述预设轴线倾斜设置。

在其中一个实施例中，所述负折射材料满足下列关系式：δ＜p＜a；其中，δ表示导电薄膜在工作频率下的趋肤深度，p表示所述预设厚度，a表示所述预设间隔。

在其中一个实施例中，所述负折射材料满足下列关系式：5δ＜p＜0.2a。

在其中一个实施例中，还包括基体，所述导电薄膜阵列设于所述基体内部。

在其中一个实施例中，所述基体的材质包括水、空气、泡沫塑料或有机玻璃中的至少一种。

本申请还提供一种基于电磁互易的负折射材料的制备方法。

一种基于电磁互易的负折射材料的制备方法，包括：

提供导电薄膜阵列，所述导电薄膜阵列由多个具有预设厚度的导电薄膜沿一预设轴线排布形成，相邻两个导电薄膜间具有一预设间隔，所述预设间隔小于入射电磁波的波长；

获取入射至各导电薄膜的电磁波相对于所述预设轴线的各第一倾角；

根据所述各第一倾角设置各导电薄膜相对于所述预设轴线的各第二倾角，以使入射电磁波形成负折射。

根据电磁互易原理，通过获取入射至各导电薄膜的电磁波相对于所述预设轴线的各第一倾角可以对应设置各导电薄膜相对于所述预设轴线的各第二倾角，从而更好地减弱或消除电磁波的反射，并使不同方向入射的电磁波均形成较佳的负折射，制备得到效果更佳的负折射材料。

在其中一个实施例中，每一导电薄膜的第二倾角均与入射至该导电薄膜的电磁波的第一倾角关于所述预设轴线对称。

本申请还提供一种如前所述的基于电磁互易的负折射材料的应用。

一种基于电磁互易的负折射材料的应用，其中相邻两个导电薄膜间的预设间隔大于30微米，用于实现无线电波的负折射。

上述基于电磁互易的负折射材料的应用，导电薄膜阵列的预设间隔大于30微米，可以更好地减弱或消除无线电波的反射，并使无线电波形成效果较佳的负折射。

本申请还提供一种如前所述的基于电磁互易的负折射材料的应用。

一种基于电磁互易的负折射材料的应用，其中相邻两个导电薄膜间的预设间隔小于等于30微米，用于实现红外频段的电磁波的负折射。

上述基于电磁互易的负折射材料的应用，导电薄膜阵列的预设间隔小于等于30微米，可以更好地减弱或消除红外频段的电磁波的反射，并使红外频段的电磁波形成效果较佳的负折射。

附图说明

图1为本申请的负折射材料的结构示意图；

图2为本申请实施例1的负折射材料的结构示意图；

图3为实施例1的电磁波反射率随入射电磁波的频率以及入射角的变化示意图；

图4为实施例1的负折射材料在一工作状态下的磁场分布示意图；

图5为实施例1的负折射材料在另一工作状态下的磁场分布示意图；

图6为本申请实施例2的负折射材料的结构示意图；

图7为实施例2的电磁波反射率随入射电磁波的频率以及入射角的变化示意图；

图8为实施例2的负折射材料在一工作状态下的磁场分布示意图。

图中的相关元件对应编号如下：

100、负折射材料，10、导电薄膜阵列，101～104、导电薄膜，20、基体；

AX、预设轴线；

a、预设间隔，θi、电磁波入射角、θr、电磁波折射角、β1～β2、第一倾角，α1～α2、第二倾角。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的优选实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反的，提供这些实施方式的目的是为了对本发明的公开内容理解得更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”、“前”、“后”、“周向”以及类似的表述是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

传统的负折射材料主要由以下方法制备：

(1)利用电谐振和磁谐振结构同时实现负的介电常数和负的磁导率，从而获得负的折射率。这种方法的优点在于对任意入射角均有效，而缺点在于其结构复杂，工作频率带宽往往很窄，且难以实现对电磁波负折射的灵活调控。

(2)利用各向异性介质实现负折射，比如利用倾斜的液晶来实现特定角度下的电磁波负折射。这种方法的优点在于工作频率带宽稍大，而缺点在于适用的入射角范围往往很小，且各向异性介质参数的各向异性往往较弱，因此在实际应用中受到较大的限制。

此外，上述两种负折射材料都不能实现宽频的阻抗匹配，因此总是存在反射的电磁波，造成透射能量的降低，限制了其工程应用的范围。

针对以上方案所存在的缺陷，均是发明人在经过实践并仔细研究后得到的结果。因此，上述问题的发现过程以及下文中本申请实施例针对上述问题所提出的解决方案，都应是发明人在本申请过程中对本申请做出的贡献。

当入射电磁波为横磁波(磁场垂直于页面的电磁波)且以入射角θi入射至某一物体表面时，入射电磁波在法线左侧，可以定义θi＞0，而当入射电磁波在法线右侧，则可以定义θi＜0。根据电磁互易理论，对于θi＞0和θi＜0两种情形，如果θi的绝对值相等，那么这两种情形对应的电磁波反射率就一定相同。

本申请基于上述电磁互易理论提供了一种新型负折射材料100，其结构简单，不仅可以实现宽频的阻抗匹配来消除反射，还可以实现宽角度的负折射调控，从而满足不同工程应用的需求。

请参考图1，负折射材料100包括导电薄膜阵列10。导电薄膜阵列10由多个具有预设厚度的导电薄膜(如图1示出的导电薄膜101、102、103、104)沿一预设轴线AX排布形成，该预设轴线AX可以是直线或曲线。具体的，导电薄膜的材质可以是金、银、铝、铜等金属，也可以是ITO(掺锡氧化铟)、超导介质等导体材料。相邻两个导电薄膜(例如图1所示的导电薄膜101和导电薄膜102)间具有一预设间隔a，该预设间隔a具体表示为相邻两个导电薄膜的中心在预设轴线AX上的距离。负折射材料100为一种超材料，其包括多个最小重复单元，每个最小重复单元均包括至少一个导电薄膜，其中预设间隔a为该负折射材料的晶格常数，处于亚波长量级(即小于入射电磁波的波长)，以对电磁波施加影响，实现电磁波的负折射。

进一步的，导电薄膜的预设厚度大于其自身的趋肤深度。趋肤深度是指电荷在导体内传播时大多数电荷所在的厚度，其计算公式可表示为

其中δ表示趋肤深度，σ₀表示导体的电导率，ω表示电磁波频率，μ₀表示真空磁导率。在可见光频段，典型金属的趋肤深度约为100nm；而在微波频段，典型金属的趋肤深度为微米量级，例如铜在1GHz的趋肤深度约为5μm。在导电薄膜的预设厚度大于其自身的趋肤深度时，电磁波传播至其趋肤深度后便无法再继续深入，从而可以利用这一现象结合电磁互易原理制备本申请的新型负折射材料100。

具体的，负折射材料100满足下列关系式：δ＜p＜a；其中，δ表示导电薄膜在工作频率下的趋肤深度，p表示预设厚度，a表示预设间隔。进一步的，δ远小于p，而p远小于a。在满足上述关系时，可以保证电磁波从单导电薄膜透射出的能量极低，大部分电磁波均被该导电薄膜反射，结合电磁互易原理，本申请的负折射材料100可使入射电磁波形成具有高透射能量的负折射。

进一步的，负折射材料100适用的电磁波频率范围满足关系式：f＜c/a，其中f表示入射电磁波的频率，c表示真空中的光速。可以看到，适用的电磁波频率下限可以接近0Hz，而适用的电磁波频率上限主要由预设间隔a决定。通过减小导电薄膜之间的间隔距离，可以显著提高适用的电磁波频率上限，从而拓宽了负折射材料100的工作频率范围。

根据电磁互易理论，通过设置导电薄膜阵列10，并使其中各具有预设厚度的导电薄膜在一预设角度范围内相对于预设轴线AX倾斜设置，可以使入射电磁波形成负折射。进一步的，该预设角度范围为大于0°小于90°。通过上述方式可以更好地减弱或消除电磁波的反射，并使不同方向入射的电磁波均实现较佳的负折射，满足相应的工程应用需求。

另一方面，根据电磁互易理论，每一导电薄膜还对应具有一负折射效果最佳的互易倾角，当导电薄膜以对应的互易倾角倾斜设置时，负折射材料与电磁波入射介质可以形成宽频的阻抗匹配，此时电磁波的透射能量最高。另外，不同导电薄膜对应的互易倾角可以相同也可以不同，具体可以由入射至每一导电薄膜的电磁波与预设轴线AX的倾角确定。

请继续参考图1，以导电薄膜101为例，当使导电薄膜101相对于预设轴线AX的倾角α1与入射至导电薄膜101的电磁波与预设轴线AX所成的倾角β1关于预设轴线AX对称时，即可完美满足电磁互易理论，此时导电薄膜101相对于预设轴线AX的倾角α1即为导电薄膜101的互易倾角。继续通过上述方式得到其他导电薄膜相对于预设轴线AX的互易倾角，并以该互易倾角使各导电薄膜相对于预设轴线倾斜设置，便可实现宽频的电磁波负折射，且电磁波具有较高的透射能量。

可以理解的是，当导电薄膜以其互易倾角附近的角度设置时，也能实现的电磁波负折射。因此，各导电薄膜的预设角度范围可进一步限定为每一导电薄膜对应的互易倾角附近的角度范围，具体可以是互易倾角±15°的角度范围。进一步的，可以是互易倾角±10°的角度范围。更进一步的，可以是互易倾角±5°的角度范围。再进一步的，可以是互易倾角±3°的角度范围。每一导电薄膜的倾角越靠近其对应的互易倾角，负折射材料100的负折射效果越明显，其透射的电磁波能量也越高。

在示例性实施方式中，负折射材料满足下列关系式：5δ＜p＜0.2a。通过上述设置可以保证导电薄膜的预设厚度p远小于预设间隔a，导电薄膜的趋肤深度δ远小于导电薄膜的预设厚度p。控制预设厚度p满足上限，可以在电磁波沿平行于导电薄膜的表面方向入射时，使导电薄膜阵列对电磁波几乎不会施加任何影响，即几乎不会产生反射和吸收，从而基于电磁互易理论，可以进一步保证在导电薄膜以互易倾角设置时，负折射材料100具有较佳的负折射效果；而控制预设厚度p满足下限，可以保证电磁波入射至单个导电薄膜时单个导电薄膜基本无透射，从而进一步保证负折射材料100具有较佳的负折射效果。

在示例性实施方式中，请继续参考图1，负折射材料100还包括基体20，导电薄膜阵列10设于基体20的内部。具体的，基体20的材质不限，可以是空气、水等流体，也可以是亚克力板、泡沫塑料等固体，具体可以根据实际的应用场景和需求进行选择。当选择为流体材料时，可以将负折射材料100作为一种涂层涂覆在不同器件、装置的表面，当选择为固体材料时，可以作为用于电磁屏蔽的块材进行使用，例如该块材可用于制备不同电子器件和驾驶装置的外壳，也可用于制备具有电磁屏蔽功能的箱体和墙体。

需要注意的是，当基体20的相对介电常数与电磁波入射介质的相对介电常数相同或相近时，例如电磁波入射介质为空气(相对介电常数为1)，而基体20为空气或者是泡沫塑料(相对介电常数约为1.05～1.1)时，则可认为电磁波入射至基体20时基本不发生折射，电磁波平行入射时，其传播情况如图2所示。此时入射至导电薄膜101的电磁波与预设轴线AX的倾角β1与电磁波的入射角互余，对应的互易倾角α1也与电磁波的入射角互余。

而当基体20的相对介电常数与电磁波入射介质的相对介电常数相差较大时，例如电磁波入射介质为空气(相对介电常数为1)，而基体20为一相对介电常数大于等于2的材料时，则电磁波会在基体20的入射表面处发生折射，电磁波平行入射时，其传播情况如图6所示。此时为使电磁波充分透射进基体20，电磁波的入射角优选为布儒斯特角，而入射至导电薄膜101的电磁波与预设轴线AX的倾角β1便等于电磁波的入射角，对应的互易倾角α1也等于电磁波的入射角。

本申请还提供一种基于电磁互易的负折射材料的制备方法，包括如下步骤：

S1、提供导电薄膜阵列，导电薄膜阵列由多个具有预设厚度的导电薄膜沿一预设轴线排布形成，相邻两个导电薄膜间具有一预设间隔，预设间隔小于入射电磁波的波长；

S2、获取入射至各导电薄膜的电磁波相对于预设轴线的各第一倾角，即图1所示的倾角β1、β2等；

S3、根据各第一倾角设置各导电薄膜相对于预设轴线的各第二倾角，以使入射电磁波形成负折射

具体的，此处的第二倾角指处于如前文所述的预设角度范围内的角度。第二倾角可以是互易倾角±15°范围内的角度，也可以是互易倾角±10°范围内的角度，还可以是互易倾角±5°范围内的角度，还可以是互易倾角±3°范围内的角度。

根据电磁互易原理，通过获取入射至各导电薄膜的电磁波相对于预设轴线的各第一倾角可以对应设置各导电薄膜相对于预设轴线的各第二倾角，从而更好地减弱或消除电磁波的反射，并使不同方向入射的电磁波形成效果较佳的负折射，制备得到效果更佳的负折射材料。

在示例性实施方式中，每一导电薄膜的第二倾角均与入射至该导电薄膜的电磁波的第一倾角关于预设轴线对称。此时，第二倾角即为导电薄膜的互易倾角，当每一导电薄膜均以对应的互易倾角设置时，可以实现宽频、高透射的电磁波负折射。

在示例性实施方式中，在获取入射至各导电薄膜的电磁波相对于所述预设轴线的各第一倾角之前，还包括：S10、提供基体，导电薄膜阵列设于基体内部。步骤S10可以在步骤S1之前也可以在步骤S1之后，本申请对此不做限制。通过将导电薄膜阵列设置在基体内，有利于将导电薄膜阵列适配至不同的器件、装置，拓宽了本申请负折射材料的应用范围。

下面参照图2～图8进一步描述可适用于上述实施方式的负折射材料的具体实施例。

实施例1

以下参照图2至图5描述本申请实施例1的负折射材料100。图2示出了实施例1的负折射材料100的结构示意图。

如图2所示，负折射材料100包括基体20以及设于基体20内部的导电薄膜阵列10。电磁波入射介质为空气(相对介电常数为1)，基体20的材质也为空气，虚线表示基体20入射表面的法线，导电薄膜阵列10中的导电薄膜均为厚度为0.1mm的铝箔，导电薄膜阵列10的厚度(即垂直于预设轴线AX方向上的厚度)为30mm，预设间隔a＝10mm。

当电磁波为平行入射的横磁波且入射角为30°时，对应有各倾角的大小β1＝β2＝α1＝α2＝60°，即各导电薄膜的互易倾角均为60°。将各导电薄膜均以互易倾角60°相对于预设轴线AX倾斜设置后，通过仿真软件(COMSOL Multiphysics)模拟了电磁波的传播情况，其电磁波反射率随频率和入射角的变化情况由图3示出；并且，将导电薄膜阵列10的厚度调整为60mm，其他参数不变，利用高斯波入射模拟了负折射材料100在该倾角设置下的磁场分布示意图，由图4示出。

如图3所示，对于0-16GHz的电磁波在入射角θi＝±30°时(此处的±表示入射光线在法线的左右两侧入射，以图2所示为例，法线左侧为正，法线右侧为负)，电磁波反射率(即图3中的R)都近乎为0，表明实施例1的负折射材料100具有宽频的阻抗匹配效应。

如图4所示，取一束频率为10Hz的高斯波以入射角θi＝-30°斜入射至实施例1的负折射材料100，其中白色箭头表示高斯波的能流方向。可以看到，电磁波在入射介质中的能流方向与电磁波在负折射材料100中的能流方向在平行于预设轴线AX的方向上相反，即表示电磁波在负折射材料100内形成了明显的负折射，并且在负折射材料的表面上几乎看不到任何反射电磁波。

图5则示出了实施例1的负折射材料100在另一倾角设置下的磁场分布示意图，白色箭头示出了高斯波的能流方向。如图5所示，取一束频率为10Hz的高斯波以入射角θi＝-45°入射至负折射材料100，导电薄膜阵列10的厚度仍为60mm，对应有各倾角的大小β1＝β2＝α1＝α2＝45°，即各导电薄膜的互易倾角均为45°。将各导电薄膜均以互易倾角45°相对于预设轴线AX倾斜设置后，可以看到，电磁波在入射介质中的能流方向与电磁波在负折射材料100中的能流方向在平行于预设轴线AX的方向上相反，即表示电磁波在负折射材料100内形成了明显的负折射，进而表明本申请的负折射材料可以在宽角度范围内对电磁波的负折射进行调控，以使不同方向入射的电磁波均形成效果较佳的负折射。

实施例2

以下参照图6至图8描述本申请实施例2的负折射材料100。

如图6所示，负折射材料100包括基体20以及设于基体20内部的导电薄膜阵列10。电磁波入射介质为空气，基体20的材质为相对介电常数等于2的材料(例如亚克力板)，虚线表示基体20入射表面的法线，导电薄膜阵列10中的导电薄膜均为厚度为0.1mm的铝箔，导电薄膜阵列10的厚度(即垂直于预设轴线AX方向上的厚度)为30mm，预设间隔a＝10mm。

当电磁波为平行入射的横磁波且入射角为54.7°时，对应有各倾角的大小β1＝β2＝α1＝α2＝54.7°，即各导电薄膜的互易倾角均为54.7°。将各导电薄膜均以互易倾角54.7°相对于预设轴线AX倾斜设置后，通过仿真软件(COMSOL Multiphysics)模拟了电磁波的传播情况，其电磁波反射率随频率和入射角的变化情况由图7示出；并且，利用高斯波入射模拟了负折射材料100在该倾角设置下的磁场分布示意图，由图8示出。

如图7所示，对于0-16GHz的电磁波在入射角θi＝±54.7°时，电磁波反射率都近乎为0，表明实施例1的负折射材料100具有宽频的阻抗匹配效应。

如图8所示，取一束频率为10Hz的高斯波以入射角θi＝-54.7°斜入射至实施例1的负折射材料100，其中白色箭头示出了高斯波的能流方向。可以看到，电磁波在入射介质中的能流方向与电磁波在负折射材料100中的能流方向在平行于预设轴线AX的方向上相反，即表示电磁波在负折射材料100内形成了明显的负折射，并且在负折射材料的表面上几乎看不到任何反射电磁波。

本申请还提供以下四种如前文所述的基于电磁互易的负折射材料100的应用。

(1)在导电薄膜阵列的预设间隔大于30微米时，负折射材料100可用于实现无线电波的负折射；

上述基于电磁互易的负折射材料的应用，导电薄膜阵列的预设间隔大于30微米，可以更好地减弱或消除无线电波的反射，并使无线电波形成效果较佳的负折射。无线电波包括10KHz至3000GHz频率范围内的电磁波。

(2)在导电薄膜阵列的预设间隔小于等于30微米时，负折射材料100可用于实现红外频段的电磁波的负折射；

上述基于电磁互易的负折射材料的应用，导电薄膜阵列的预设间隔小于等于30微米，可以更好地减弱或消除红外频段的电磁波的反射，并使红外频段的电磁波形成效果较佳的负折射。红外频段的电磁波包括近红外线、中红外线和远红外线。

本申请还提供一种涂层，包括如前文所述的基于电磁互易的负折射材料。

上述涂层可以涂覆在不同器件或是驾驶装置(例如汽车、飞机、轮船)的表面，以更好地减弱或消除电磁波的反射，并使入射电磁波形成负折射，满足相应的工程应用需求。

本申请还提供一种块材，包括如前文所述的基于电磁互易的负折射材料。

上述块材，可用于制备不同电子器件和驾驶装置的外壳，以更好地减弱或消除电磁波的反射，并使入射电磁波形成负折射，满足相应的工程应用需求。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种基于电磁互易的负折射材料，其特征在于，包括：

导电薄膜阵列，所述导电薄膜阵列由多个具有预设厚度的导电薄膜沿一预设轴线排布形成，相邻两个导电薄膜间具有一预设间隔，所述预设间隔小于入射电磁波的波长；且，

所述导电薄膜阵列中的各导电薄膜在一预设角度范围内相对于所述预设轴线倾斜设置，以使入射电磁波形成负折射。

2.根据权利要求1所述的基于电磁互易的负折射材料，其特征在于，所述导电薄膜阵列中的每一导电薄膜均以一对应的互易倾角相对于所述预设轴线倾斜设置。

3.根据权利要求1所述的基于电磁互易的负折射材料，其特征在于，所述负折射材料满足下列关系式：

δ＜p＜a；

其中，δ表示导电薄膜在工作频率下的趋肤深度，p表示所述预设厚度，a表示所述预设间隔。

4.根据权利要求3所述的基于电磁互易的负折射材料，其特征在于，所述负折射材料满足下列关系式：

5δ＜p＜0.2a。

5.根据权利要求1所述的基于电磁互易的负折射材料，其特征在于，还包括基体，所述导电薄膜阵列设于所述基体内部。

6.根据权利要求5所述的基于电磁互易的负折射材料，其特征在于，所述基体的材质包括水、空气、泡沫塑料或有机玻璃中的至少一种。

7.一种基于电磁互易的负折射材料的制备方法，其特征在于，包括：

提供导电薄膜阵列，所述导电薄膜阵列由多个具有预设厚度的导电薄膜沿一预设轴线排布形成，相邻两个导电薄膜间具有一预设间隔，所述预设间隔小于入射电磁波的波长；

获取入射至各导电薄膜的电磁波相对于所述预设轴线的各第一倾角；

根据所述各第一倾角设置各导电薄膜相对于所述预设轴线的各第二倾角，以使入射电磁波形成负折射。

8.根据权利要求7所述的基于电磁互易的负折射材料的制备方法，其特征在于，每一导电薄膜的第二倾角均与入射至该导电薄膜的电磁波的第一倾角关于所述预设轴线对称。

9.一种如权利要求1-6任一项所述的基于电磁互易的负折射材料的应用，其中相邻两个导电薄膜间的预设间隔大于30微米，其特征在于，用于实现无线电波的负折射。

10.一种如权利要求1-6任一项所述的基于电磁互易的负折射材料的应用，其中相邻两个导电薄膜间的预设间隔小于等于30微米，其特征在于，用于实现红外频段的电磁波的负折射。

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