第一篇：關于系統柔性性能的論文

摘要：在日益激烈的市場競爭中，柔性被認為是企業競爭力的主要決定因素之一。

由于供應鏈管理概念的提出，商業社會意識到柔性的概念應該從單個制造系統拓展到供應鏈系統。

文章討論了柔性的概念及類型，探討了供應鏈柔性的定義及其作用，指出供應鏈柔性的概念及定量研究還處于初始階段。

另外，文章給出了提高供應鏈柔性的一些途徑。

關鍵詞：柔性，供應鏈，制造，系統一、柔性的概念及其類型

現代生產企業都處在競爭十分激烈、需求多樣化以及多變的市場環境之中，企業能不能對市場環境變化作出相應靈敏的反應，將決定企業的發展前途和命運。

同時，企業也應能夠適應企業內部的一些變化因素的影響。

因此，企業需要不斷增強自己的技術水平、管理水平以及人員素質等，才能在市場競爭中生存下來，并不斷成長壯大。

所以，柔性技術就成為許多企業的戰略目標之一，許多文獻把柔性同成本、質量、技術等同時并列為企業的戰略核心領域。

在過去，市場需求比較平穩，企業生產的產品品種也比較單一，產品的生產周期和生產提前期都比較長，對柔性的要求也就不高。

然而，對許多制造企業來說，這一切都發生了巨大的變化。

為了有效地消化市場需求的波動，并利用現有設備和技術更快地生產和開發新的產品，是一個關系到企業在市場競爭中立于不敗之地的重大課題，正是這種情況使人們對柔性技術的研究產生了極大的興趣。

關于柔性的一般定義，現在還在不斷的探索之中，現有的有關柔性的定義，往往只適合于某一特定的方面或領域，目前還沒有明確的共識。

在較早前的研究中，有人將其定義為“制造系統適應因環境變化或由于環境變化引起的一系列變化的能力”，或將制造柔性稱為，企業輕便快捷地應對市場條件變化的能力。

從企業內部作業層面出發，可以定義柔性為，企業系統適應相關因素（如產品、制程、負荷、機床故障等）變化的能力。

但是，一個更加綜合性的柔性定義可能是，企業以在時間、精力、成本或企業運行性能等方面較小的代價，而作出快速反應或改變的能力。

本文傾向認為，企業柔性定義為企業對外部變化和內部變化的適應能力，它能使企業保持較高的競爭力和較好的經濟效益。

企業對外界環境和內部因素等變化的適應能力，是受企業自身的生產條件決定的。

要提高企業的整體柔性水平，企業需要提高譬如人員、生產組織、機器設備、加工工藝、組織結構、產品開發等方面的柔性水平，也就是說，這些因素能使企業適應多樣化、多變的生產要求，易于調整和轉換。

例如，在企業內部采用高效率的數控機床、培養企業人員掌握多種技術、采用團隊工作方式等。

度量柔性的數量方法很多，例如路徑分析模型、信息模型、決策理論、財務分析等等，不一而足。

本文認為，企業柔性水平的衡量，應該建立在提高企業現在及將來的經濟效益上，不能給企業帶來經濟效益的柔性，沒有多大意義。

事實上，相關的研究也支持這一觀點，表明柔性越強，并不一定始終意味著更多的經濟效益，特別是當產品經濟規模較大時更是如此。

因此，如果企業沒有一個關于生產方面的清晰戰略指引，那么新的制造技術可能成為因解決柔性問題而付出的昂貴代價。

度量柔性一般可以用時間或成本來作為度量指標。

由于成本較難估計，并且在市場競爭條件下，產品價格由市場競爭決定，所以最小的成本也就意味著最大的利潤。

因此，以經濟效益作為評判柔性的重要指標，是必須且可行的。

有關企業柔性的種類，有許多劃分方法，一般包括機器柔性、工序柔性、產品柔性、市場柔性、組織柔性、人員柔性等等。

關于工序柔性的定義，本文認為工序柔性是企業生產單元處理機器故障而繼續完成給定加工任務的能力。

設機床可靠性是指機床在給定的一個時間點正常運行的概率，為了定量工序柔性，可以將機床可靠性引入到了工序柔性模型當中。

機床柔性的一種定義是機床柔性是指機床在一系列給定的加工部件之間作出加工類型變換的容易程度。

產品柔性是企業快速高效率地生產、開發多品種、不同數量產品的能力。

市場柔性則是企業適應市場環境變化，保持企業正常平穩運行的能力。

組織柔性是企業為適應環境變化，克服組織結構可能發生變化的能力，而人員柔性則是人員能夠適應多種工作的能力。

信息技術對系統柔性的有著重要的影響，本文著重加以討論。

信息技術對企業組織的柔性貢獻主要體現在三個方面，即信息技術改變或模糊了企業組織的邊界，改變了工作時間和組織間的聯系時間；改變了工作的性質和節奏；幫助企業對變化的市場環境作出快速反應。

各類不同的信息技術能夠使作業因可以采用靈活的方法而增強企業的柔性。

例如，個人計算機系統、第四代語言（4GL）、電子商務技術等可以建立比以往更加靈活的工作、計劃、決策模型，而面向對象技術也提供了一種有效手段處理企業柔性需求和不確定的未來。

信息技術對企業的影響并不完全局限在企業內部，它可以使企業與外界的聯系更加快捷，提高了企業的競爭能力。

信息系統的采用能夠提高企業柔性以適應新的競爭環境，信息系統使企業與商業伙伴的聯系更加靈活多樣，使企業間的信息交換更加快捷，從而增強企業的整體柔性。

二、供應鏈系統的柔性

在過去幾十年的中，有關柔性的研究都是站在單個制造企業的角度來研究的。

隨著供應鏈管理概念的提出，人們意識到只研究單個制造系統的柔性是不夠的，必須擴展到供應鏈系統。

柔性的提高需要供應鏈中各組織間數據信息的共享和協作，盡管供應鏈系統柔性的研究很重要，到目前為止，這方面的研究文獻還非常有限。

為了研究供應鏈柔性模型，關于供應鏈系統內部柔性的劃分，Ducos等人考慮了六個方面的柔性，即生產系統、市場、配送、采購、組織和信息系統。

Swafford等人則認為，供應鏈系統柔性由四個方面的柔性決定：產品開發、采購、制造和配送。

他們給出了供應鏈整體柔性的定義，即供應鏈系統能夠以最小的時間和最小的成本適應市場的變化，并提供市場所需的產品和服務的能力。

供應鏈系統柔性可以從四個方面加以考察：采購柔性、產品開發柔性、制造柔性和配送柔性。

采購柔性是指供應鏈系統根據顧客需求，改變產品供應而重構供應鏈的能力。

產品開發柔性是指供應鏈系統能夠低成本、快速地開發各種新產品設計，并靈活配置相關資源的能力。

制造柔性指低成本、快速地生產不同類型、不同數量的產品的能力。

配送柔性指低成本、快速地配送不同類型、不同數量的產品的能力。

在現有非常有限的供應鏈系統的柔性研究中，定性討論討論較多。

對于供應鏈系統柔性的定量研究，定量研究方法多為模擬、加權評價法等，完整而系統地采用數學模型對供應鏈系統整體柔性作出定量和說明，這方面的研究基本上還是空白。

供應鏈系統的整體柔性定量模型的建立，可以對供應鏈系統整體柔性作出定量化解釋，以及幫助供應鏈系統作出柔性方面的決策，使系統而準確地評價供應鏈系統的總體性能成為可能，同時經濟性模型的建立，為供應鏈系統總體柔性決策及柔性改造提供決策評判的基礎。

三、供應鏈柔性的作用及管理措施

供應鏈柔性的作用體現在如下幾個方面：

（1）產品生命周期。

供應鏈系統的柔性越強，那么供應鏈系統就能夠在短時間內以低成本的方式實現新產品的開發，保證新產品開發所需物料的供應及其它保障，從而使系統能夠適應市場較短的產品生命周期的要求。

（2）產品種類。

如果供應鏈系統能夠實現多種產品和多種產品組合的生產，無疑使供應鏈系統更能適應市場需求的變化，提高系統的競爭力。

（3）顧客需求不匹配。

顧客需求在數量、品種、質量、時間等要求方面往往不一致，柔性較強的供應鏈系統，就能較好地處理這些問題。

（4）零部件多樣性。

柔性較強的供應鏈系統，能在較短時間內、低成本地實現不同零部件之間的加工轉換。

（5）工藝復雜性。

柔性較強的供應鏈系統能夠處理復雜多樣的工藝處理要求，能夠高效率地實現加工過程的優化。

（6）采購不確定性。

消除和適應原材料采購的不確定性是供應鏈系統穩定運行的關鍵因素之一，供應鏈系統的柔性越強，就能夠很好地保證原材料的供應。

（7）其它方面。

例如，配送過程的復雜性、人員的變動及調配、機床加工的可靠性等等，較高的柔性就可以快速低成本地克服供應鏈系統內部、外部各種因素的變化帶來的不確定性。

提高供應鏈柔性應采取如下措施：（1）提高供應鏈系統的管理水平，應用現代化的管理手段和方法。

例如，可以建立反映供應鏈柔性的系統優化模型，據此分析供應鏈系統的柔性水平，同時還可以分析供應鏈內外各不確定性的因素對系統整體柔性性能的影響，從而作出柔性改造決策。

（2）提高供應鏈系統的信息交換和處理水平，構建高效的電子商務信息處理系統。

建立柔性良好的供應鏈系統，高效率、運行良好的ERP系統是必要的。

（3）提高人員的技術水平，培養多技能人才。

對單個人員來說，應加強人員的技能訓練和培訓，做到精通多種專業技能。

在具體生產業務活動中，努力采用團隊的組織方式。

（4）提高設備技術水平，采用高效率的數控機床。

高效率的數控機床能夠方便快捷地實現不同加工產品之間的轉換。

（5）其它措施，如采用多供應商供應物料、設計良好的配送中心等等。

多個供應商供應物料，能夠有效防止供應短缺的風險，設計及管理良好的配送中心能夠實現產品的靈活、快捷的配送。

第二篇：柔性鑄鐵排水管的性能優勢

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柔性鑄鐵排水管的性能優勢

來源：常州新津唐金屬材料有限公司

與其他金屬管材和塑料管材相比，鑄鐵排水管材具有一些獨特的優點，主要體現在強度高、噪音低、壽命長、阻燃防火、柔性抗震、無二次污染、可再生循環利用等方面。

1、噪音低、強度高、壽命長

排水管的水流呈不充盈和重力流狀態，摩擦、沖擊、振動產生噪音在所難免。鑄鐵中的石墨對振動能起緩沖作用，阻止晶粒間的振動能的傳遞，并將振動能量轉變為熱能。所以鑄鐵管材具有很好的減震降噪性。試驗資料表明，DN100管道流量為2.7L/s時，鑄鐵管的噪音值為46.5dB，U-PVC管的噪音值為58dB，故在要求安靜的居住建筑、學校、醫院、會場、賓館等場合，宜選用鑄鐵排水管材。鑄鐵的抗拉、抗彎強度是常用塑料管材PVC的4倍。

鑄鐵的基體組織的電位差小、電化學作用小，同時含硅量高，能夠在表面形成連續的SIO2保護膜，因此其耐銹蝕性能遠高于鋼材，在相同的環境、介質中鑄鐵的耐銹性是鋼材的3倍以上。鑄鐵排水管材優良的耐腐蝕和強度特性，使其使用壽命遠大于鋼管和塑料管材。

2、柔性抗震

鑄鐵的線脹系數比較低，因而受環境溫度影響自身產生伸縮量很小，同時鑄鐵排水管材的柔性接口結構，使其具有較高的抗伸縮、曲撓變形能力和抗震能力，系統軸向變形35mm、橫向振動曲撓值31.5mm以內接口不滲漏。

3、耐高溫，阻燃防火

排水管具有貫穿、連接各樓層和房間的特性，一旦發生火災如若排水管材易熔、阻燃性差，很快融化破裂就會形成煙灶效應。鑄鐵管阻燃及高熔點是它有很好的防火阻燃性。

4、無二次污染，可再生循環使用

鑄鐵材質本身不含化學毒素，不會對污、廢水產生二次污染，并且當建筑或排水管道保費拆除時，鑄鐵排水管材可100%回收再生，循環使用。

第三篇：柔性的豐田生產系統機制研究

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柔性的豐田生產系統機制研究

柔性的豐田生產系統機制研究

從系統論角度出發分析了豐田生產系統的輸入、輸出、要素及要素之間的聯系，并以動物為對照探討了豐田生產系統的柔性機制，指出了現代中國制造業企業生產系統存在的問題并對此進行了展望，以期能夠引起當今中國制造業改革的思考。

柔性 豐田生產系統 系統論

一、背景介紹豐田生產方式是在石油危機爆發之后才開始逐漸引起社會關注的。二戰后，日本的汽車工業普遍受到“多品種少批量”這個市場狀況制約，豐田生產系統在這種環境下應運而生，是在吸收了福特生產方式精華的同時，結合了自己本國及世界大環境的背景發展起來的，其能夠在經濟低速增長的形勢下具有很強的抗蕭條能力確實值得我們的思考。而從系統論的角度來分析豐田生產系統會使我們更加清晰的看到豐田體系內部運行的機理，也會給我們提供一個豐田生產系統有別于其他生產系統的新視角。

二、系統論一般系統論創始人貝塔朗菲定義：“系統是相互聯系相互作用的諸元素的綜合體”。而系統的一般定義是：系統由相互聯系、相互作用的若干要素構成的具有特定結構和功能的有機整體。在這個定義中包括了系統、要素、結構、功能四個概念，表明了要素與要素、要素與系統、系統與環境三方面的關系。系統論的核心思想是系統的整體觀念。任何系統都是一個有機的整體，它不是各個部分的機械組合或簡單相加，系統的整體功能是各要素在孤立狀態下所沒有的性質。

三、豐田生產系統的整體分析系統論著重于研究系統的輸入、輸出、要素及要素之間的關系。在此基礎上細致的研究豐田生產系統就會得出，豐田生產系統的輸入為：實施者的意愿和能力、對TPS的正確認識、對TPS的適當應用及合適的客觀環境。輸出為：生產效率的提高、生產成本的降低以及從而導致的利潤的增加。要素（或子系統）為：看板、準時化、自?化、均衡化、標準化、少人化、流水線、現

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場主義、質量管理、團隊協作、需求導向、信息系統、目視化管理、五個為什么、重視人的作用等。而要素與要素之間的關系是“改善”，因為改善活動貫穿于豐田生產方式的始終，正是由于改善的存在使得豐田生產系統內部各個要素在發揮各自效應的同時，能夠相互促進、相互融合，進而更好為豐田生產系統服務，使其的整體功能大于部分之和，即產生“1+1>2”的現象。系統論中的關系主要表現為要素與要素、要素與系統、系統與環境三方面的關系，而在豐田生產系統中我們著重研究的是其內部要素與要素之間的關系。例如，徹底的消除浪費降低成本是豐田生產系統的出發點，也是其最終的目標。而要實現這個結果就需要一個柔性的生產系統使能夠快速準確的適應環境的變化，滿足顧客的需求從而最大程度的降低浪費，于是準時化就用運而生。而看板作為支撐準時化實現的一個工具能夠更加促進準時化的完成。看板本身也需要一定的實施條件，比如均衡化和作業的標準化。眾所周知，準時化和自動化構成了豐田生產系統的兩大支柱，而帶有“イ”的“自?化”要求豐田生產系統要重視現場并注重人的作用。而全面質量管理、少人化、流水線等都是在以改善為大背景條件下相互作用，共同為促進豐田生產系統整體功能的實現發揮著自身不可或缺的作用的。

四、豐田生產系統的柔性機制

（一）自律神經――看板所具有的獨立的微調機能在動物體內有著與意識無關而發揮作用的自律神經，這種神經即使沒有大腦的指令也能無意識地進行調整，比如望梅止渴行為的產生。企業也應具有這樣的自律神經。大野耐一在創建豐田生產方式時，就在尋求一種使豐田企業具有一定自律神經的方法。為降低在制品庫存，創立了“準時化”思想，即只在必要時間生產必要數量的必要產品，利用看板拉動式生產，只向最后一道工序下達生產指令，這樣使生產現場的庫存自動調節到最低水平，極好地解決了在制品庫存問題。

（二）反射神經――員工對生產現場發生狀況的快速調整企業還必須具備反射神經，即信息不用一一傳到大腦，在反射神經中樞就可以折回來，在一瞬間就能應付所出現的情況，例如動物所具有的縮手反射。企業越大越要把反射神經設置好，對于計劃的微小變動，要做到無須大腦發令也能采取相應的行動。豐田企業通過運用

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“目視化管理”，并高效利用“準時化”和“自動化”這兩根支柱，能更好地鍛煉這種反射神經。“看板”、“多技能員工”、“團隊互助精神”、按需求量制定的“生產節拍”，都在一定范圍內自動地進行生產的微量調節。

（三）脊背的柔韌性――根據市場需求對生產計劃的及時調整計劃就如同人體的脊骨，越是結實的脊骨就能越好的彎曲，而這種彈性是非常重要的。生產計劃不僅指為滿足客戶要求的三要素“交期、品質、成本”而計劃，還指使企業獲得適當利益，而對生產的三要素“材料、人員、機器設備”的確切準備、分配及使用的計劃。豐田是從兩個方面（每月的適應、每日的適應）來適應市場需求多樣化的。通過每月和每日的適應使得準時生產僅能按銷售的數量生產，從而迅速的適應市場需求的變化。

五、中國制造業企業生產系統存在的問題及展望要想在激烈的市場競爭中獲勝，企業這一“動物系統”必須繼續大力強化、完善自身的生產機制，TPS曾使豐田企業在80年代以其快速靈活的反應、低成本、多品種占領全球市場，但其成功的應用還需很高的企業管理條件，企業這一“動物系統”的完善仍存在許多問題。在我國企業生產系統缺乏競爭力是一個很重要的問題，這其中除了由于系統機器設備相對落后，人員素質相對偏低等客觀因素外，主觀因素的作用也不可低估。有關生產系統和生產管理的問題一直被視為技術或管理戰術問題，而沒有被置于戰略的地位。在企業轉軌變型過程中，生產系統被放在從屬地位，企業只是想消除生產環節中的矛盾，而不寄希望于通過生產系統為競爭創造有利條件，致使生產系統難以發揮其應有的效用。如此的生產系統是難以適應當前復雜多變的競爭環境的，因此，對生產系統進行研究，并建立適合我國企業的生產系統評價體系已成為當務之急。

參考文獻：

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[美]杰弗里?萊克著.李芳齡譯.豐田汽車案例――精益制造的14

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項管理原則.中國財政經濟出版社，2004.[4]Monden Y.Toyota Production System，Industrial Engineering and Management press，1983.------------最新【精品】范文

第四篇：論文翻譯——柔性超表面、超材料

柔性超表面和超材料：微、納材料及其制備工藝

Flexible metasurfaces and metamaterials: A review of materials and fabrication processes at micro-and nano-scales Sumeet Walia,Charan M.Shah, Philipp Gutruf, Hussein Nili, Dibakar Roy Chowdhury, Withawat Withayachumnankul,Madhu Bhaskaran, and Sharath Sriram

三碗

譯

摘要：使用柔性基板的超材料具備可彎曲、拉伸、旋轉的特性，這為電磁波的控制提供了新的方向，并且為新功能和設計的研發提供了依據。本文綜述了基于柔性可塑基板的THz、可見光頻段的超材料及其加工技術，并且提及了設備的調諧方法。在論述加工工藝及處理技術之后，文章中給讀者總結出了適合柔性超材料基板的電磁和機械特性，并提到了用于實現超材料可調諧性的新方法。把超材料變成可實際應用的設備已是大勢所趨。

引言：超材料是一種亞波長工程結構的電磁材料，通過特殊設計，它可以展示出入射電磁波電磁的耦合。這讓超材料具備了一些特性，比如異常反射及折射、完美吸波和亞波長聚焦等。但是，由于缺少穩定可靠的調諧技術，超材料廣泛應用的腳步被長期的制約著。可協調性可以通過操作控制材料和入射波的交互作用來得到，以此來達到所需的波的傳播、反射及吸收。盡管超材料設計的幾何可測性給了超材料過去幾十年的輝煌，如果所使用的材料是柔性的，對于t Hz方面的應用，如隱身、傳感、超透鏡（一種擁有在衍射極限下分辨率的透鏡）、芯片上光子及光電子器件、完美吸波器和能量收集可以得到很好的改善。柔性器件依賴于較低的表面能量復合材料而實現，如聚二甲基硅氧烷橡膠，它可以粘附在一些等角的表面以便組合到彎曲的表面、表皮或者包裝材料上面，而不僅僅是用在堅硬平整的面上。超材料的柔性表現可以使它來做有輕量透明要求的物體的包裝。同樣的，超材料的應用打開了一個新的篇章，如遙感技術、可調光學頻率諧振器等。柔性也可以用來獲得可調的超材料，這與材料基片特性緊密相關。另外，功能超材料與合適基片的結合，有望把t Hz階超材料從二維設計帶到三維結構上去。擁有柔性、可塑形基片的超材料也可以用在不平整的表面上。

如何有效拓展超材料這一優勢，基片介電常數是關鍵。同時，超材料的這種結構可以調諧及加強波的傳輸或反射響應。同樣地，將傳統的微納技術應用在這種柔性可塑形基片上也展現出很大的突破：造出了可以輕松放進人體的傳感器、覆蓋不平整表面的隱身層、負指數材料、生物分子傳感器、等離子設備和吸波器。

關于這個主題的近期綜述突出了超材料重要意義的發展潛力和合成技術的發展態勢。劉等研究人員所發表的一篇關于亞波長超材料綜述了亞波長可調諧超材料，它的可調諧性由機械形變和晶格位移而產生。同時，另外的文章也綜述了基于近場耦合和非線性原理的應用的可調諧性。另外還有很好的文章包含了別的方面，如：設計、激勵、超材料的機械形變以及可調諧能力的存在。然而，據我們所知，并沒有一篇全面綜述了柔性超材料基片特性、加工及調諧科技的文章。

本文論述了使用柔性可塑形基片來調諧超材料的諧振頻率，批判地比較了各種應用了柔性基片和復合材料材料的電磁及機械特性，評估了包含近期3D方法在內的柔性超材料的精確制造技術。最后，展望未來，引出基于彈性材料的應用：調諧的可逆性。

超材料中的柔性基片

柔性基片給探索由機械形變引起的超材料特性提供了理想的平臺。柔性材料在超材料中的應用所展示出的新功能引起了世界范圍的關注。這種彈性基片之所以引起人們特別的興趣在于它的可以通過機械形變而得到很大范圍的頻率調諧的特性，因此可以摒棄傳統上為達到同樣目的所需的外部激勵和偏壓。用在彈性基片上的共鳴器結構展示出對結構因子很高的敏感度，它可以對很小的尺寸改變而很容易做出響應。這種機械調諧超材料已被證實應用在了無線傳感裝置、生物分子傳感裝置及吸波器上。

在超材料中普遍應用的彈性基片是聚二甲基硅氧烷橡膠和聚酰亞胺，主要是因為它們在柔性電子方面的廣泛應用。還有一些其他的柔性基片如Metaflex（使物體在較長波長中隱身）、聚乙烯萘、聚對苯二甲酸乙二醇脂、聚甲基丙烯酸甲脂和聚苯乙烯。

電磁特性

盡管超材料的電磁特性繼承于亞波長諧振器的設計，但這也不排除超材料的成分對其的影響。為了優化超材料的電磁特性，基片的選取以以下要素為基準：1，低介電常數，用來維持諧振強度，形成寬帶超材料；2，低吸收（吸收系數），使透過或沿著基片傳播的波強度最大化。選用低的折射率可以減小基片上的反射損失。折射率n和介電常數ε有著密切的聯系：n??。一些常用復合材料基片的重要電磁特性展示在表1里面。

工藝和機械特性

復合材料可以提供廣泛的可選特性來制備合適的、大面積的、低價的柔性超材料。各種各樣的復合物基片被研究用來滿足各種微波頻率的彈性超材料的設計。通過旋轉涂層、熱處理、微加工技術等方法，這些彈性復合材料可以很輕易的加工出來，從而用于超材料基片的選擇。微納加工技術如光刻（接觸式、可見光、軟光刻和掩模光刻）、激光刻印、制模、鑄造和轉印都被證實已經用在基于復合材料的超材料中了，關于這一方面我們將在后面做更詳細的討論。

基片的機械特性（其楊氏模量為基準）對于確定它們在可機械調諧超材料的發展中的活性十分的關鍵。具有較低楊氏模量的基片可以承受更大的機械形變，具有很好的可逆性及可重復性，因此可以承擔更基礎的調制及更高要求的諧振模式。然而，制造工藝對于柔性基板的選擇有著特殊的要求。這些要求中包含了高溫沉積和退火的需求以及需要滿足在高度平坦表面來進行光刻或者類似的刻圖技術。表1中列出了一些對于超材料常用的復合材料基板的機械特性。基于實踐應用和工作頻率的機制，具有低吸收系數和期望的機械特性的柔性基板將會擔當重任。

超材料制造工藝中的復合材料

在多種復合材料被利用的同時，有三種復合材料由于它們本身的特性而特別的受研究者的歡迎。這一部分我們將討論這幾種材料的主要特性及其限制。

聚二甲基硅氧烷

聚二甲基硅氧烷是一種彈性聚合物，有其獨特的屬性如低能表面、生物相容性以及良好的韌性和彈性。通常它的工作溫度在-50到200攝氏度。作為一種柔軟的柔性復合材料，聚二甲基硅氧烷可以很容易的與非平整表面結合，并且具有很高的一致性。它對傳統的和像軟光刻和壓印這樣的先進的微納加工技術的兼容性更加的突出了它的優勢。聚二甲基硅氧烷的-4-1比較低的楊氏模量（7.5*10GPa）和低的吸收率（13cm//1 THz）的特性讓它成為了一種很適合柔性、可調諧超材料的基片。

它的高彈性的特性（最多達120%可逆的拉伸）使其成為實現超材料機械調諧的可行的一種基片。它獨有的特性和比較寬波段的透明性讓它可以滿足超材料對寬帶寬的應用。它的低能表面這一特性已經被用在有效的傳輸透明氧化物如氧化銦錫和氧化鋅，它們展現出在很好的穩定性并且在氧化型可調諧超材料器件方面具有很好的潛質。在聚二甲基硅氧烷上壓印結構材料的可能性為多層、3D超材料設計開辟了巨大機會，這一應用可以用來設計更加復雜的諧振裝置。

-4o聚二甲基硅氧烷具有很高的熱膨脹系數（TEC）3.1*10/C，這可以通過沉積金屬薄膜 而確定諧振器或者波導是彎曲還是表面微皺。這種問題可以通過在沉積過程中精確控制樣品溫度或者對封裝加同等的壓力來改善。最近的一篇文章預測，這種自有序模式而在聚二甲基硅氧烷上形成的曲面金屬膜將會在光學和應變分析設備中實現應用。

除去聚二甲基硅氧烷的一些可取的特性，它同樣也遭受著對溫度高靈敏特性（由于太大的TCE）的侵害，或許微小的溫度變化就會引起超材料幾何形狀的改變。另外，當鋪光刻膠時，聚二甲基硅氧烷的疏水特性會導致光條紋的出現，這就需要額外的處理（如等離子表面激活）來完成微工藝制備，特別是對于多層結構。

聚酰亞胺聚酰亞胺（得名于其商業特性聚酰亞胺薄膜）是一種在電子設備方面應用很普遍的柔性基板，比如柔性太陽能電池、內部連線和超材料。它們可以使超材料具備柔性、獨立性的特點，工作在THz頻率區間，具有很高的負折射率，且在雙波段處實現近完美吸收。

聚酰亞胺的楊氏模量為2.5GPa（見表1），符合微加工技術的標準，它在制作柔性超材料方面的潛質源于其對金屬表面很強的附著性，這種附著性也為其提供了很高的應變位移

oo度。通常聚酰亞胺的使用溫度在-269C到400C，有很高的玻璃轉化溫度（見表1），這也讓它可以接受金屬在高溫下的物理沉積技術，包括濺射技術、電子束蒸發沉積和脈沖沉積技術。另外，它本身具有較低的導熱率，由此，即使是在很高的溫度下，它也能和金屬或氧化物具有很高的一致性。它對光刻膠有著強的粘附性，且在刻蝕金屬薄膜時候可以抗酸的腐蝕，這種特性讓它可以用于傳統微加工技術制造THz超材料來提高圖案刻印分辨率。然而，基于楊氏模量，它的彈性系數比較低（小于4%），這也限制了THz超材料的可調諧性，通過機

o械變形也可以略作改善。只有在高溫（~400C）下聚酰亞胺才能與聚合物基體交聯，這就給某些材料帶來了復雜的因素。

聚對苯二甲酸乙二醇脂（PET）聚對苯二甲酸乙二醇脂是另一種已經被開發的柔性基板，它被用來做RFID的膜、LCD的顯示器表層和電容式觸摸傳感器陣列。

o聚對苯二甲酸乙二醇脂具有較高的介電常數（2.86）、較寬的使用溫度范圍（-80C到o o180C）、較高的玻璃轉化溫度（78C）低的熱膨脹系數、對光刻膠和金屬有強的附著力，這些特性讓它成為了制造柔性超材料的很好的選擇（見表1）。PET薄膜在可見光范圍是平面透明的，在THz范圍它的電磁特性和PDMS及聚酰亞胺很相似。上述特性可見PET具有PDMS和聚酰亞胺的共同屬性，但是并沒有它們所具有的局限性。然而，PET的成本很高且易受到剪切熱的影響。

總的來說，PET已經研究用來制造可以在近紅外頻譜使用的柔性結構，并且它是通過機械形變來調節的。

制造工藝

超材料的加工技術已經達到了很高的水準，可以在非常規基板上做微納尺度的加工。高分辨率納米加工方法的出現比如納米光刻技術已經可以一次性使納米圖案刻在一個大范圍的柔性基板上面，并且這促成了非常規超材料及光子系統的出現。隨著對柔性材料上金屬、電解質等硬質材料的深入理解，以及科技的進步，在多科學領域的交叉中實現了納米尺寸在柔性延展設備上的使用。這種多學科技術在快速的綜合發展，使那種可以實現寬的頻譜可調諧的柔性超材料得以制造出來。這些技術使得電磁設備得到新的發展，也引發了感測領域中科學技術的更新。在圖1中展示的就是一個典型的例子，它就是使用微細加工原理所制造的在THz頻率工作的超材料。

介電常數 ε(0.2– 2.5)THz 2.35 材料 損耗因子tanɑ

吸收 系數 ɑ

電阻 歐姆（Ω）

楊氏模量E（Gpa）

使用溫度 固化條件

玻璃化轉變溫度 Tg

綜合評價

參數

聚二甲基硅氧烷 聚酰亞胺 聚對苯二甲酸乙二醇酯 聚乙烯萘 苯(并)二氮 聚甲基丙烯酸甲酯 聚丙烯 聚對二甲苯 SU8 聚苯乙烯 0.020–0.06

2.9×1410

7.5×-410 2.5

-45～200

27℃，24h或70℃,1h 180℃,30min

-125 中等 53，94 3.24 2.86 0.031 12

1.7×1710

-269～400-80～180

350 好 95 0.053-0.072 4.0 80 優異 96，97 2.56 2.65 2.22 0.003 0.001-0.009 0.042-0.070 3

5.2 2.9

250℃,1h 180℃,2min

優異 96

＞350 優異 98，99 5.5×10

43.1 105 優異 99 2.25 3.00 2.89 2.53 0.008 0.120

1.0×1310 8.8×1610 5.1×1610 16

＞10

2.0

0～135 80

170 290

優異 99-102 優異 55-103 0.140 11

3.1

200 65

210 107

優異 104-10

差 101，106，107 表1 常用柔性基體聚合物材料的電磁性能、電性能、機械性能

圖1 圖示為柔性微器件的工藝順序。a 彈性基板（PDMS）被旋涂覆到載體基板上。b 沉積金屬薄膜，例：帶有鉻附著的金層。c-e 利用光刻和刻蝕設計金屬層成目標結構比如共振器。f 光刻之后，將柔性基板與設計好的結構圖形從載體基片上剝離。

為了加強功能性及更好的制造參數控制，柔性基板將通過覆膜、擠壓或刮涂來與硅載體基板結合。其中硅僅僅是用來提供微細加工過程中的機械支撐。

在聚合物與載體硅結合的過程中，獲得平滑的膜很重要，不能有捕獲的氧/氣泡、條痕和邊緣珠，這些瑕疵將會干擾到微細加工進程或者是設備的性能。

將諧振器圖形轉印到柔性基板上以經廣泛運用，轉印技術包括傳統光刻、掩膜印刷、電子束光刻、激光透鏡陣列光刻、電鍍和直接激光刻印。這部分我們論述盛行的工藝。

光刻工藝

微細加工技術是一種傳統的科技，可以用來制作工作在THz頻率上的超材料。這種技術可以制造出具有高分辨率的工作在THz頻率的亞波長結構并且操作簡單化，這也讓它很適合應用在THz超材料的單層或多層的加工上面。圖2 展示出用微細加工技術制作的柔性基板超材料。圖2a和2b展示了用微細加工技術以PDMS為基的多層網格超材料。共振器刻印在金屬（有附著層的200nm金薄膜）上，而這整體則沉積在旋涂覆固化的PDMS基板上。通常情況下，通過這種技術得到的微分辨的圖形結構會和單層基板PDMS結合的更緊湊，從而可以避免金屬的分層。

然而，由于親水性和疏水性的不同而引起的形變或許需要強等離子處理，以此來使基片在微細加工時候更加協調，某些柔性基板的疏水性很難滿足微細加工中的一些步驟比如旋涂光刻膠薄膜。然而，這種表面處理只是在持續時間短時有效并且旋涂光刻膠時依舊出現條痕。另外，微細加工技術只適合那種可以承受有機溶劑和腐蝕性溶劑的聚合物。

因此，作為備選微細加工方法，軟光刻、掩膜印刷、圖形轉印技術也引起了人們的興趣，以此來在柔性基板上制作超材料共振器。

掩膜印刷技術

掩膜印刷技術是一種無酸腐蝕的加工技術，用來制作平整多層的微納特性。這種技術是通過一個模板直接沉積金屬薄膜或氧化物，而不需要光刻和刻蝕。這種印刷術類似于制作襯衫時用的絲網印刷術。

下面我們對掩膜印刷技術作一個簡單的敘述。圖3a是一種掩膜，通常是用整個硅晶元或者鋁箔刻蝕而成。掩膜放置在接觸或者接近基片的地方如圖3b。隨后，通過電子束蒸發沉積金屬或者介質層，應用掩膜的沉積的特點來將掩膜復制到基片上面。利用掩膜印刷技術，100nm左右線寬圖形可以印刷到任意基片上面，包括易碎的化學活性強的聚合物和塑膠（圖3c和3d）。這種方法可以大量生產納米線寬的大面積圖形。掩膜可以重復利用并且得到的圖形高度一致。然而，由于掩膜與基片接觸或接近，在沉積時候會有損耗，多次重復使用之后，其分辨率會大大的降低。

圖2 利用微細加工技術制造的THz柔性基板超材料。a和b：在PDMS上的多層大面積的網格結構。c和d：聚酰亞胺上的共振器結構的加工。

圖3 掩膜印刷術的加工工序。a 目標圖案，在例子中是一種500nm大小的蝴蝶結形狀。b 通過掩膜沉積。c 原子顯微鏡下掩膜印刷術加工的實物 d 用掩膜印刷術加工的柔性器件。

軟刻蝕技術

軟刻蝕技術是一種備選加工技術，通過它可以在聚合物上加工微米或納米規模的圖形。近年來，通過軟刻蝕發展了很多不同的技術，這里主要討論關于超材料加工的比較盛行的技術。軟刻蝕用起來比較便宜，并且克服了光刻所遇到的一些問題，包括衍射極限下的刻蝕和高強度輻射能量的需求。軟刻蝕工藝需要一種彈性材料的模板，這一材料由帶有載體基片的PDMS構成（圖4a、4b）。載體基片由適當的印刷技術根據圖樣尺寸制成。剝離載體基片，模板就形成了，完全具有載體基片的特征（圖4c）。通過模板可以復制各種高清晰度的圖形并沒有對材料的限制。從載體上復制圖形后模板通過強力按壓在目標表面印制圖形。經過固化后，移除模板，所要的圖形就形成了，該圖形可以獨立存在。

另一種很普遍的方法是轉印，在這里所期望的所有的材料如半導體、功能氧化物或者金屬全部都可以在硅片基板上面得到。這樣就可以讓那既定圖案轉化技術和高溫工藝得以實現。隨后，這些圖案可以用柔性模板“拾起”并放置于所選用的基板上面。之后將基板從載體上面剝離。轉印技術有著很好的用處但是需要精確的控制各種靶材之間的粘附尺度：施主基板、柔性模板以及目標基板。

通過使用軟刻蝕技術，可以克服一些別的所存在的柔性基板的限制：高溫膨脹、附著力差、低加工溫度和化學不穩定性。此外，這些技術也適用于大面積結構尺寸以及非常規表面刻印。

圖4 兩種常見的軟刻蝕工藝原理圖

a到c 彈性印模制作

a：將想要圖案印在硅載體基板上

b：PDMS與隨后的固化和鑄造

c：剝離模板

d到f 圖案轉印到目標基板

d：通過滴鑄、旋涂或刮涂將目標基板材料加在載體基板上

e：目標圖形成型

f：將目標剝離載體基板

g到i 轉印技術

g：使用PDMS將主基板圖形復制出來

h：將PDMS圖形壓印在目標基板上

i：從載體基板上剝離

電子束光刻（EBL）

EBL使用經過加速電壓極小波長的電子束從而來得到納米級圖案。與傳統的光刻膠暴露在紫外光下相類似，EBL技術需要光刻膠、聚甲基丙烯酸甲酯或ZEP暴露在高能電子束下。這將會導致有機結構的斷裂，這可以通過使用標準顯影液來解決，將有機結構溶劑在顯影液中，而不用暴露在電子束下。隨后，溶解抗蝕劑，淀積金屬或電介質層從而得到想要的納米級圖案。

該方法使用了剝離工藝，所以由EBL定義的初始模板需要是逆轉的目標圖案。EBL提供了很高的可能性來加工光刻衍射極限下的納米尺度特征，而且不需要物理掩模來轉移圖案。對于超材料來說，EBL技術可以用來加工使用在可見光范圍的亞波長分辨率諧振器。圖5 展示出用EBL技術在光電聚合物（PC403）基板上的多層諧振結構。

圖5 使用電子束光刻技術加工的包含4層金的超材料，間隔層是PC403 盡管EBL技術在納米和亞微米尺度略有建樹，但為了制作更大面積更高性能的超材料，有三個主要限制需要突破：由于該技術的串行特性而引起的寫入時間長的問題、接口誤差對周期性造成的影響以及電子束的較低的穩定性問題。

即使對小面積圖案來說其寫入時間也是較長，每次只對一個元件作用也決定了輸出量的減小。例如，為3mm*3mm的圖案寫區也需要24個小時。此外，這種串行圖案化工藝中還浮現出了一系列問題如由于漂移而引起的電子束的不穩定性。大面積圖案所使用的多臺移動導致了很差的分辨率和較大的連接缺陷。其次，拼接錯誤也導致了重復性圖形單元制作時偏差的增加。

最后，電子束的穩定性和精確度也是影響該技術有效性的重要因素。波束阻斷是一種外部電壓源，被用來開和關電子束，進而進行納米級特征加工。在長的寫入時間中，當前的任何波動都會引起不一致的曝光，從而導致PMMA顯影時間的不確定性以及引入幾何誤差。

3D加工技術

3D加工技術可以提供低于衍射極限的成像、隱身、量子懸浮以及感測能力，所以人們對它的興趣日益上升。平面工藝技術簡單易行，被用于多層三維超材料的加工上面。然而，這樣的多層超材料經常遭受各向異性的困擾。在高級應用中，隱身斗篷需要很精確的各項同性的超材料，以此可以在一定空間內對介電常數和磁導率控制。具有各向異性的超材料，其介電常數和磁導率并不能通過平面工藝獲得。因此，進一步發展納米超材料的制作技術，需要實現各項同性的亞波長超材料。

有很多先進的工藝已經用于3D超材料的制作了，比如壓印光刻、微立體光刻、立柱超晶格、多光子聚合、多層電鍍（圖6）以及干涉光刻。然而，這些先進的技術仍然有著很多限制，如工藝的復雜性、實現的可能性和轉印到柔性基板的可行性。

通過綜合激光寫入與化學氣相沉積技術，我們探索創建了3D開口環諧振器（SRR）。化學氣相沉積可以實現目標結構可以均勻的涂覆金屬膜，這一特性是物理沉積所達不到的。具有不同高度的SRR已被實驗證明其諧振在不同的頻率。

圖6

a 電子顯微鏡下基于聚酰亞胺基板的豎直3D超材料

b 柔性3D超材料實物圖，另附單元結構

聚焦離子束（FIB）銑削是另一個用于實現納米尺寸特征的三維的制造技術，并且其可具有高的深寬比。用FIB技術設計制作的漁網型共振器是是第一批3D光學超材料中的一種，這些超材料具有各向異性的介電常數和磁導率，并且有較寬的頻譜。這種3D網格結構來源于多層金屬和導電層的沉積，銀層（11層）和氟化鎂層（10層）交替，共21層。隨之使用FIB技術來刻蝕具有高深寬比的納米尺度特征（圖7）。

圖7 由聚焦離子束銑削加工的21層網格結構 銀層（11層）和氟化鎂層（10層）p=860nm,a=565nm,b=265nm.Chanda 等人使用了類似的刻印技術用等離子體刻蝕一種網格結構，同時也用上了納米刻印技術和多層電子束蒸發技術，以此來實現超材料的負透射率。這種網格結構可以轉印到PCMS基板上面，然后再使用轉印技術將其復制到堅硬的基板上面（圖8）。上述納米工藝可以應用到紅外和可見光頻率范圍的大面積3D超材料上。將來，綜合了刻印技術與大面積光刻技術之后，可以加工具有大的負透射率的材料，而這種材料現在是由于壓印的印痕、低的深寬比和低的可重復性而不能實現。

圖8 a 納米轉印技術原理

b、c 電子掃描顯微鏡下的硅模板

d 多層超材料轉印到目標基板

三維DLW（direct laser writing）技術可以用來開發研制復雜幾何形狀的超材料。該技術包含了很收斂的激光束在光刻膠體積內入射到衍射極限光斑上。這就可以實現三維亞微米結構的制作，也可以將圖案加工在任意形狀或者復雜的相互交聯的材料網絡，上面這些技術是傳統光刻所達不到的。盡管直寫技術可以實現高分辨率，但它的出產率很低且只可用于特定范圍的基板。使用多波長的激勵/消耗技術可以改善工藝分辨率。近來，吳等人建立了一種替代的方法，通過使用一種全金屬、自支撐的手性材料，可以實現高深寬比、寬帶圓二色譜特性，這種材料可以由印刷和熱印制而成。Buckmann 等人展示了一種修正的“插入式”DLW技術，用以獲得微米尺度的超材料結構。使用標準的DLW技術制作的超材料高度局限于幾十微米。對于“插入式”3D DLW技術并沒有這種限制，光刻膠本身作為基板與鏡頭之間的浸沒液。這就可以使制作工藝總高度達到毫米量級。圖9展示出一種典型的3D超材料在SEM顯微鏡下的圖像，這種超材料是用DLW技術加工的，并且有著機械可調諧性。

圖9 掃描電鏡下不同倍率的3D超材料

掩模光刻（MPL）是另一種可以加工微米規模3D超材料的先進技術。使用這種技術，SRR可以直接刻印在立方體取向的SU-8基板上。基于如此精確的控制，通過復雜圖案的加工，MPL技術有可能會徹底改革未來在紅外和可見光頻率的3D超材料結構。采用MPL技術設計的SRR是用來將磁場耦合到入射電磁波上。

盡管上述大部分技術都有希望用于3D超材料的制備，但它們并沒有足夠的靈活性。一些技術是復雜的，需要多個制作步驟，這會降低結構的分辨率；另一些則受到材料和基板選擇的限制。此外，轉印技術依靠表面的化學活性所以也是一種基板依賴型。雖然綜合的軟光刻和光刻技術已經被用來將圖案直接轉印在高度彎曲的基板上，但實現高分辨率的圖案（<0.1）仍然是一項挑戰。

超材料的調諧技術

機械調諧

可機械形變的柔性基板通常用于調諧超材料的諧振頻率。將拉伸力作用在基板上，改變諧振器的幾何形狀，也改變了其電磁耦合，進而就改變了諧振頻率。這種方法已經被用于調諧Fano共振通過對PDMS膜施加單軸機械應力。等離子納米結構的調諧對可調諧納米光子器件的發展提供了新的途徑，比如可調諧濾波器和傳感器。由于等離子納米結構對結構參數的高靈敏度，機械調節十分有效。同時，機械調節也可以對米結構或納米單元結構的做對稱性調節，這種性能對光學特性有著很大的影響。

彈性基板的機械形變可以通過控制方式來修改諧振元件之間的距離。圖10表示使用PDMS基板的超材料已經被用在THz和可見光頻率范圍的調諧。圖10（a）表示一個在可見光頻率可調諧的SRR超材料，其調節原理是通過柔性PDMS基板的機械形變來改變諧振頻率。諧振器的機械調節是拉伸基板時，在可見光頻率基板的拉伸變化比諧振線寬的大。實驗驗證表明SRR結構在相對大高達50％的單軸應變所造成的共振頻率的變化可達4％。此調諧機制也被用來調節表面增強紅外吸收，其反射信號可達180倍的提高。

在PDMS基板上面加工的等離子表面領結型天線同樣也用納米模板光刻技術。結型天線之間的縫隙可以誘導獨特的電磁響應，如等離子體所引起了透明度與大的近場強度。由于這些結構的機械形變，當縫隙以10nm為步長從45nm到25nm變化時引起頻率的紅移。這種印在PDMS上的超材料可以覆蓋在非常規表面上，比如光纖，這就可以使新的功能性光子探測和天線得以研制，將可以在遠程監控環境的變化。

圖10（b）展示出另一種用來機械調節THz頻率的超材料的結構。圖示為一種在被拉伸了的PDMS基板上面的超材料。材料的單元結構貼在褶皺的結構上面，這種結構的最高形變率可達52.1%，因此允許更寬的傳輸響應和機械可調諧性。

圖10 以PDMS為基板的機械可調諧超材料

a 光學超材料

b蜂窩THz超材料

c 左邊兩個平整的THz超材料

右邊兩個交錯的THz超材料

圖10（b）中蜂巢結構超材料的布置是完全均衡的，以此來達到非偏振的響應。然而，處于褶皺狀態時，結構的電磁響應對極化非常敏感。實驗證明其對TE波的傳輸響應要比對TM波的傳輸響應高90%。褶皺超材料的極化依賴特性已被用來作相位阻滯器。

圖10（c）所示圖形是諧振頻率在THz范圍可調的”I”型諧振器，分為兩種，有或者沒有交錯的縫隙。拉伸10%就可以達到8%的諧振頻率調節。相比于圖10（a）的拉伸50%才有4%的可調范圍好了很多。“I”型結構諧振器延展成對稱性的結構來得到依靠極化作用調諧的結構，在壓變傳感方面有很大的發展空間。

盡管別的方法也可以用來處理共振器，這些方面下面兩部分會提到，機械形變調諧有著不可動搖的地位，它可以在不改變材料組成的情況下精確控制整體的設計、對稱性以及系統的響應。

除了機械調諧以外，還有其他好多的調諧方法。包括機電位移、熱退火和改變超流體密度。綜合了相變器、半導體、石墨烯、碳納米結構、非線性和液晶的超材料也是一個新的研究熱點，Zheludev等人研究論述了這些問題。另外一些別的調諧技術的研究也將在下面文章中做出討論。

機電位移 將機械形變調諧的概念擴展，應用電激勵來誘導機械壓力的變化，引申出了機電調諧。在機電調諧中，諧振器的機械形變是靠外部偏壓來誘導的。林等研究人員利用微機電系統研究了一種在懸臂結構中浮空的有雙開口環陣列的共振器（DSRR）。懸臂結構取代了外加偏壓的激勵，隨后利用其自身懸臂壓力的變化來反饋真實偏壓的變化。DSRR的這種機電調諧可以用來展示在THz方面的可調諧濾波器。在這里靜電力取代了偏壓來控制懸臂的曲率。20V的偏壓可使諧振頻率可調0.5THz。

其他的調諧技術

這部分我們討論對不同硬度的基板超材料所使用的調諧技術。這些技術可以用來調諧柔性超材料。基于柔性材料的更高的自由度，在外部激勵下獲得更多的內部磁化，使用晶格位移技術、熱激勵技術有望提高材料的可調諧度。

晶格位移技術

圖11（a）所示為可重構超材料的概要，Lapine等人研發的晶格結構調整被用來調諧超材料的傳輸特性。他們利用對晶格參數有依賴作用的諧振頻率，并且改變xy平面的各層周期橫向位移。超材料的側向位移導致的諧振器在x或y方向上的移位，從而導致諧振頻率的劇烈變化如圖11（b）。使用這種方法，可以達到諧振頻率的連續調節。這種調諧技術可以用在更加寬的電磁波段和其他形狀的諧振器中。為了實現這種智能的在高頻連續可調的超材料，能夠產生大面積多層超材料結構的微、納米工藝是必須的，同時可以在三個方向都能良好控制的晶格位移材料也是不可或缺的。

圖11 晶格位移所制作的可重構的超材料

a 超表面位移原理

b 不同膠片下的傳輸響應

熱激勵

實驗證明使用溫度來控制介電常數這一方法已經被用在調節THz波段的諧振器。這依賴于氧化物包括溫度感應在內的多功能特性。由SrTiO3制成的于溫度相關非磁性棒已經用于調節THz頻率，其調節是通過控制溫度完成的。實驗證明溫度從300K變化到120K時，諧振頻率改變了44%。

熱激勵也被用來調節超材料。一個由懸臂支撐的SRR超材料也被證實可以用在調諧電磁反應，它的懸臂平面對熱退火反應較為敏感。然而熱退火致動過程是種被動調諧，調諧中的SRR一旦改變就不可能再返回到初始狀態。因此，像電阻、壓電和靜電致動這樣的調諧技術必須要進一步的研究才能用來調諧超材料。

結論和展望

在本文中對柔性可塑基板的超材料最新進展做了基本的介紹。包括超材料在現實設備中的使用、國家最先進的工藝技術和對柔性基板超材料的調諧（或者擴展到一些柔性器件的關鍵性技術）。

超材料以經可以制作在各種聚合物上，這些聚合物的特性在超材料的功能中起著很大的作用。這項工作著眼于普通聚合物的細節特征，研究人員詳細的總結了這些聚合物的使用方法。具有低電耗和優良機械特性的基板是用作調諧超材料的優先選擇。

綜述了柔性基板超材料的制造工藝。傳統的微、納加工技術被廣泛用在THz和可見光頻率器件上，并且正向著新技術轉化。掩模刻蝕技術和納米壓印光刻技術也以及克服了一些由柔性基板的引入而出現的問題。膜投影光刻和直接激光寫入技術在復雜圖形方面略有建樹，肯能加工出復雜的各項同性超材料結構。

機械形變調諧很有希望獲得有適合響應的可調諧超材料而不加入別的復雜設計和構造。這種技術可以得到超材料的動態調諧而不需要加偏置電壓、非線性分量和MEMS開關。此外，機械調諧并不受使用頻率的限制，它可以擴展從微波、THz到可見光波段。通過分子水平加強了動態表面紅外吸收，機械調諧超材料的能力達到了新的高度。對于柔性基板，超材料和等離子納米結構對材料的結構參數十分敏感，這為光子電路、生物系統、天線、傳感器（應變、溫度、電介質、生物分子、化學等）、俘能設備、可調諧隱形裝置提供了新的技術創新，可以讓它們工作在更寬的頻率幅度，克服了特定波長和角度的限制，還有可以使用超透鏡在原子尺度成像。為了使這些應用更好的實現，新的研究正在開展來研發出有更好分辨率的諧振器使用在更高的頻率波段、更大面積的柔性基板、3D超材料、各項同性響應結構、更快的調諧能力的機械可調諧超材料。

超材料的局限性突破通過使用柔性可塑基板實現了更寬的可調諧性。到目前為止，這有趣的工作已經突出應用在了THz超材料領域，并展示了天線、濾波器、吸收器和傳感器的實用性。主要由于缺乏用于控制THz頻率所需的光子元件。進一步的研究正在展開，以實現3D THz超材料的流行應用。目標將會是各項同性響應超材料，它開辟了超材料在THz、紅外以及可見光頻率的使用。調諧機制的發展和制作工藝的進步是未來超材料發展的關鍵因素。

超材料天線以其自身的優勢，打開了市場的需求，市場上有輕質、高效路由器，移動電話和機場掃描儀。然而，集成天線的其他功能就沒那么有優勢了，不過這種情形可以通過使用柔性基板來改善。出于超材料本身吸收與傳輸電磁波能力，它也被用來俘獲電磁能量。盡管這種俘能設備以經證明可以使用在微波波段，實際還是需要更高分辨率的大面積的納米結構，用來使用在更高的頻率。未來的超材料，從簡單的充電設備到房屋里的窗戶，都可以吸收以前認為不可能的電磁能。

由此可以得出結論，柔性聚合物可以在機械形變調諧中展現優勢。使用柔性基板的超材料可以聯接其他組件和非常規表面。在柔性基板上加工更高分辨率的微、納規模的圖形，這種加工工藝是未來超材料發展的關鍵。

致謝

澳大利亞研究協會承認項目DP1092727(MB)DP1095151(WW)DP110100262(SS)和DP130100062(SW,SS).感謝維多利亞和AFAS-Vic協會的支持，感謝參與本文的合作者和同事。

第五篇：大學生柔性教育管理模式分析論文

摘要：思想導師制的教育形式是柔性教育，是適應新時期大學生教育的最佳形式之一，符合大學生成才和發展所需要。

關鍵詞：大學生；思想導師；柔性教育管理

一、思想導師是柔性教育管理者

思想導師就是當大學生在學習生活中遇到困難、困惑或思想壓力過大時，能給大學生進行正確引導和幫助的教育者。是學生思想上的引路人，在學生最迷惘時提供及時的幫助，為困惑的學生找到正確的方向，鼓勵他們樹立戰勝困難的勇氣。思想導師必須是學生的貼心人，是學生真誠的朋友，是學生可信賴的長者。對大學生的教育管理，分外在和內在管理兩種，外在教育管理即是剛性管理，主要通過校紀校規等剛性制度對大學生的行為進行約束，這種管理帶有明顯的強制性和不可抗拒性，對穩定校園環境、維護校園秩序無疑是必要的、有效的。內在管理是柔性的，主要是采用潛在的、潤物無聲的形式，對學生的思想成長會形成深刻、持久的影響，啟發他們自覺的行動，使其明辨是非。這種柔性管理方式具有明顯的感情色彩，能充分體現教育者和受教育者平等的地位，能充分發揮情感的感化功能。思想導師對學生付出真情，觸及靈魂，從內心深處去打動學生，使受導學生能完全接受導師的教育，就是柔性教育的管理者。剛性教育管理與柔性教育管理相結合，可以使教育的功能最大化，教育的功效最佳，達到全方位教育、全員教育的目的。

二、思想導師的選擇

我們的教育是全員參與的教育，在校的每一個老師都有義務參與對學生的教育管理。全校所有的教職工都可以是學生的思想導師，而每一個學生對思想導師的選擇應有針對性，應隨時隨地根據實際情況做出合理的安排。常見的思想導師有專門負責教育管理的輔導員、心理咨詢師；學校各部門的行政管理人員；給學生上課的老師；宿舍中的生活老師；學生特別信任的教職工；負責招生就業的老師或是有親戚朋友關系的老師，等等。總之，選擇的思想導師，必須是有管理教育經驗的老師，有高度的教育責任感，熟悉學生的心理狀況，能靈活處理學生面臨的各種困難，是學生特別信任的老師。

三、思想導師的主要工作職責

明確思想導師職責，是思想教育成敗的關鍵。根據受導學生存在的問題和困惑，將工作的主要內容分為五個方面：（1）幫助學生樹立社會主義核心價值觀，激發正能量，學會正確的人際交往和處理人際關系；（2）幫助學生盡快適應大學學習、生活，引導學生做好生涯規劃和職業生涯規劃，做好在大學期間的學習計劃；（3）積極了解學生的心理困惑和心理健康狀況，對有心理問題的學生及時進行干預和引導；（4）在思想上鼓勵學生思追求進步，積極向黨組織靠攏，鼓勵學生積極參加黨團組織的各項活動；（5）幫助家庭困難的學生申請國家助學金，幫助家庭貧困的優秀學生申請國家獎學金和國家勵志獎學金。

四、思想導師對學生教育的最佳切入點

對大學生的教育要堅持個體重于群體的原則，充分尊重學生的個性發展。高職院校是培養應用性型人才的基地，高職學生的特點是：頭腦靈活，反應快，適應性強，有較強的創造力，也有一定的叛逆精神。他們對自己的行為有較強的判斷力和控制力，對自己所面臨的迷惑或所犯的錯誤有一定的認識，但因為有時顧及自己的面子，不會輕易地認識自己的不足并及時改正錯誤。作為思想導師，要把好脈，找準切入點，及時跟學生進行思想交流，讓學生認識到自己的不足。思想導師與受導者應平等相待，才能最有效地切入并開展受導工作。最常見的切入點是，導師應積極主動地介入到學生活動當中去，主動到教室、公共場所、食堂或是寢室找學生談心。可以談學習、談生活、談家庭、談未來，也可以聊學生最感興趣的愛情話題和職業規劃。讓學生明顯感覺到思想導師很親切，很有親和力，學生從心底放棄抵觸情緒，全面接受思想導師的教育和影響。思想導師的切入要先行，不要等到問題出現了再切入。當學生的情緒很沖動時，教育工作就往往會很被動，學生是很難接受不熟悉老師的教導。如果思想導師先與學生建立了良好的感情基礎，當學生出現問題時介入教育，就會真正地讓學生接受。

五、利用網絡平臺進行思想教育

互聯網的開放性、平等性和互動性為大學生開創了一個全新的交流學習的平臺。網絡平臺也是一把雙刃劍，有利有弊。大學生對網絡信息能否全面客觀地進行分析和判斷，對將來形成何種人生觀、價值觀、世界觀至關重要。網絡為我們提供了海量信息和自由表達的同時，也成了各種勢力同我們爭奪大學生思想教育的重要陣地。大學生處于人生觀、價值觀、世界觀的形成時期，還不能完全客觀地對網絡信息的真假、善惡、是非進行全面客觀公正地判斷和分析，很容易受到不良思想的侵蝕。思想導師應充分利用網絡這個交流平臺對大學生進行教育、交流。學生有時不方便與思想導師當面談話、交心，而通過網絡，就可以隨意地、自由地與導師進行交流。思想導師利用QQ、微信等聊天工具、大學城空間與學生進行交流、引導、教育，經常瀏覽學生的空間說說和微信相冊，第一時間了解學生的思想動態，及時為有困惑的學生解難。思想導師收藏并整理一系列教育素材，放在自己的空間，為學生提供學習的資源；也可以把自己的心得體會和一些思路放在空間，讓學生學習、思考，使網絡教育成為一個全新的、方便、有效的教育平臺。每一個思想導師通過網絡與學生交流時，對受教育的學生進行較詳細的教育檔案管理。要隨時記下每一個學生思想動態，存在什么樣的問題？存在哪些思想障礙？遇到什么樣的困惑和困難？經過教育引導之后，達到什么效果？取得什么成績？還需要在哪些方面繼續努力？包括跟學生交流的主要過程等，都詳細地記錄下來，通過教育檔案管理，可以適時調整教育的方式和手段，評價教育的效果。在建立教育檔案時還應注意做好保密工作。

六、對思想導師教育效果的評價

思想導師要結合教育的實際和受教育學生的轉變效果做出合理評估。然而如果在評價時只制訂一個統一的標準，雖然目標明確，可操作性強，但容易陷入機械化和簡單化。對思想導師教育效果的評估要能彌補剛性管理的不足，最大限度地發揮人的主觀能動性和創造性。思想導師先要提出一些具體的要求：（1）每位思想導師與被指導的學生建立對應的聯系表；（2）每次與所指導學生的交流要作好詳細的交流記錄；（3）思想導師對與所指導學生的班主任或是任課教師的交流作好記錄；（4）思想導師對所指導的學生建立教育記錄，特別是記錄思想轉化的過程，學生的思想認識和現實表現進步等方面和不足。對思想導師的考核評價分為三部分，實行百分制，第一部分是工作的實際情況評價（占50分），主要是從思想導師的責任感、是否及時為學生解決問題、談話效果記錄等進行評價；另一部分由系部學工評價（占25分），主要是從受指導學生的思想轉化和進步的程度，對思想導師工作成效進行評價；一部分由學工處評價（占25分），主要是根據生活老師、心理咨詢師、學生的各項活動效果等方面對受指導學生進步轉化的情況做出評價分析。同時根據最終評價結果進行表彰，對工作成績突出的指導老師授予“優秀思想導師”稱號，對進步較大并達到入黨條件的學生可以發展為預備黨員，激發思想導師的工作積極性。總之，思想導師是柔性的教育管理者，是學生成長過程中的引路人，我們要充分利用發揮好思想導師的教育功能和教育效果。

參考文獻：

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