受变色龙启发,新型电磁材料能按需切换功能

8个月前 来源:科技日报 观看:280

  科技日报记者 刘霞IFE即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com


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  美国加州大学伯克利分校和韩国高丽大学科学家携手,从变色龙身上获得灵感,研制出一种新型电磁材料。这种材料能够模仿变色龙的变色机制,按需在吸收、传输或反射微波之间灵活切换,有望在国防、无线通信、储能以及智能基础设施等领域大显身手。相关论文发表于新一期《科学进展》杂志。IFE即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com


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  变色龙变色机制(上图)和仿生可调谐超材料微波吸收器的图像(下图)。图片来源:《科学进展》杂志IFE即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com


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  制造能够有效吸收电磁波的材料一直面临极大挑战。研究团队从变色龙身上寻找灵感,这种爬行动物通过调整其皮肤内光子晶体之间的间距来调节光反射,从而改变颜色。IFE即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com


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  团队首先研制出一个交叉结构,可通过折叠或伸展等机械变换来控制电磁特性,将电磁响应从宽带吸收模式转变为传输模式。随后,他们利用机器学习和遗传算法,针对特定电磁响应优化了结构设计,实现了一定程度的可编程性。最后,他们使用3D打印技术制造出该材料,并测试了其在吸收和传输微波之间的切换能力。IFE即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com


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  测试结果显示,在折叠状态下,该材料能将4—18吉赫兹范围内的微波吸收90%以上,从而使其能对雷达“隐形”。展开后,该材料能传输信号,实现通信功能。IFE即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com


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  团队表示,这种仿生电磁材料具有广阔的应用前景。在国防方面,这种可调谐材料可用于制造在需要时对雷达隐形的车辆或飞机。该材料还可用于创建智能窗口,在屏蔽和传输信号之间灵活切换,从而增强通信安全。他们也设想利用这种材料提高电磁能量收集系统的效率,为传感器和电池持续供电。IFE即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com


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