科技日?qǐng)?bào)記者 劉霞
美國加州大學(xué)伯克利分校和韓國高麗大學(xué)科學(xué)家攜手，從變色龍身上獲得靈感，研制出一種新型電磁材料。這種材料能夠模仿變色龍的變色機(jī)制，按需在吸收、傳輸或反射微波之間靈活切換，有望在國防、無線通信、儲(chǔ)能以及智能基礎(chǔ)設(shè)施等領(lǐng)域大顯身手。相關(guān)論文發(fā)表于新一期《科學(xué)進(jìn)展》雜志。
變色龍變色機(jī)制（上圖）和仿生可調(diào)諧超材料微波吸收器的圖像（下圖）。圖片來源：《科學(xué)進(jìn)展》雜志
制造能夠有效吸收電磁波的材料一直面臨極大挑戰(zhàn)。研究團(tuán)隊(duì)從變色龍身上尋找靈感，這種爬行動(dòng)物通過調(diào)整其皮膚內(nèi)光子晶體之間的間距來調(diào)節(jié)光反射，從而改變顏色。
團(tuán)隊(duì)首先研制出一個(gè)交叉結(jié)構(gòu)，可通過折疊或伸展等機(jī)械變換來控制電磁特性，將電磁響應(yīng)從寬帶吸收模式轉(zhuǎn)變?yōu)閭鬏斈Ｊ?。隨后，他們利用機(jī)器學(xué)習(xí)和遺傳算法，針對(duì)特定電磁響應(yīng)優(yōu)化了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了一定程度的可編程性。最后，他們使用3D打印技術(shù)制造出該材料，并測(cè)試了其在吸收和傳輸微波之間的切換能力。
測(cè)試結(jié)果顯示，在折疊狀態(tài)下，該材料能將4—18吉赫茲范圍內(nèi)的微波吸收90%以上，從而使其能對(duì)雷達(dá)“隱形”。展開后，該材料能傳輸信號(hào)，實(shí)現(xiàn)通信功能。
團(tuán)隊(duì)表示，這種仿生電磁材料具有廣闊的應(yīng)用前景。在國防方面，這種可調(diào)諧材料可用于制造在需要時(shí)對(duì)雷達(dá)隱形的車輛或飛機(jī)。該材料還可用于創(chuàng)建智能窗口，在屏蔽和傳輸信號(hào)之間靈活切換，從而增強(qiáng)通信安全。他們也設(shè)想利用這種材料提高電磁能量收集系統(tǒng)的效率，為傳感器和電池持續(xù)供電。
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