メタマテリアルあるいはメタサーフェスは、波長より小さな構造物を規則的に並べた人工材料であり、負の屈折率(誘電率と透磁率が共に負)という自然界にはない特性を発揮します。例えば、光波や電波を吸収する、アンテナ/レンズを薄層化できる、さらには反射・透過方向をダイナミックに変えることができるといった機能を有します。そのため、AR/VRの3次元イメージングやミリ波/テラヘルツ波を用いる5G/6G無線通信を切り拓く新規材料として開発が進められています。
音響波の世界でも、負の密度/負の弾性率を人工的に設計すれば、同じような特性・機能が期待できます。自動車の吸音/遮音、超音波のビームフォーミングなどとしての用途展開が図られています。
■調査対象技術
本パテントガイドブックでは、発明の特徴がメタマテリアルあるいはメタサーフェスである特許情報を調査の対象とて取り上げました。マイクロ波/ミリ波/テラヘルツ波の電磁波(RF)、紫外線/可視光/赤外線の光波および可聴波/超音波の音響波と幅広い波動を対象としており、機械的振動も含んでいます。電磁波関係では反射板(RIS)、アンテナや伝送路、光関係ではディスプレイやイメージセンサなどの光デバイス等、及び、遮音、超音波センサや制振構造などの音響等と、各種用途を中心に分類整理をしています。ただし、用途だけでなく、メタマテリアルの構造、材料や製造技術に関する特許技術情報も含んでおり、それぞれ主な用途のところに分類しています。
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メタマテリアル用途の最新動向 ~電波/光/音波で拡大する用途展開~
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