Matériaux composites en électromagnétisme - Matériaux chargés, matériaux électroniques et métamatériaux

À partir des lois de Faraday et d'Ampère pour la magnétostatique et l'électrostatique, Maxwell a établi, en 1873, les équations dites de Maxwell qui sont une extension à l'espace et au temps des lois précédentes. Ces lois ont été vérifiées par Hertz en 1888 et, en 1905, A. Einstein, dans sa théorie de la relativité, montre toute l'élégance et la rigueur de la théorie de Maxwell.

Après avoir rappelé les lois de Maxwell avec les grandeurs fondamentales et la modélisation de couches homogènes, nous présenterons l'analogie entre les matériaux et les circuits électroniques, ce qui nous conduira à définir deux concepts de réalisation de matériaux pour l'électromagnétisme. Le premier, ou approche matériau, se rapporte à la réalisation de matériaux composites issus de mélanges de divers éléments et qui contiennent les paramètres constitutifs ε et µ , positifs ou négatifs ou positif/négatif ou négatif/positif. Le second concept, ou approche structurée qui consiste à la mise en réseau périodique d'inclusions ou d'agrégats (diélectriques, conducteurs ou métalliques). Cette dernière approche permettra de définir et de réaliser des matériaux électroniques et des métamatériaux à propriétés remarquables qui n'existent pas dans la nature. Dans chaque cas, nous aborderons les aspects de la modélisation et donnerons les applications spécifiques et principales en hyperfréquence.

Les matériaux composites en électromagnétisme font l'objet de plusieurs articles :

E1164 Introduction

E1165  : Matériaux chargés, matériaux électroniques et métamatériaux