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美国加州大学伯克利分校与韩国高丽大学科学家合作,从变色龙身上获得灵感,研发出新型电磁材料,能灵活切换微波的吸收、传输或反射状态,有望在国防、无线通信等领域广泛应用。

美国加州大学伯克利分校与韩国高丽大学的科学家携手合作,从自然界的变色龙身上汲取灵感,成功研发出一种创新的电磁材料。这种新型材料能够模仿变色龙的变色机制,实现在吸收、传输或反射微波之间的灵活切换,预示着在国防安全、无线通信、能量储存以及智能基础设施等多个领域具有巨大的应用潜力。相关研究成果已在新一期的《科学进展》杂志上发表。

长期以来,科学家们一直致力于研发能够有效吸收电磁波的材料,但一直面临巨大挑战。此次研究团队从变色龙身上获得灵感,这种独特的爬行动物通过调节皮肤内光子晶体之间的间距来改变光反射,从而实现颜色的变化。受此启发,研究团队开始探索电磁材料的创新之路。

研究团队首先设计了一个交叉结构,该结构能够通过折叠或伸展等机械变换来控制电磁特性,从而将电磁响应从宽带吸收模式转变为传输模式。随后,他们运用机器学习和遗传算法,对结构设计进行了优化,以实现针对特定电磁响应的可编程性。最终,利用先进的3D打印技术,他们成功制造出了这种新型电磁材料,并对其在吸收和传输微波之间的切换能力进行了测试。

测试结果显示,在折叠状态下,该材料能够在4—18吉赫兹范围内吸收超过90%的微波,使其具备对雷达的隐形能力。而当材料展开时,则能够传输信号,实现通信功能。这一特性使其在国防安全领域具有潜在的应用价值,例如用于制造在需要时对雷达隐形的车辆或飞机。

此外,该材料还可用于创建智能窗口,能够在屏蔽和传输信号之间灵活切换,从而增强通信安全。研究团队还设想利用这种材料提高电磁能量收集系统的效率,为传感器和电池提供持续供电的解决方案。这一创新成果无疑为电磁材料领域带来了新的突破和机遇。

(图片及文章来源:科技日报)