陳根：研究開發——低成本、可擴展的超材料製造方法_風聞

文/陳根

過去的幾十年裏，科學家們一直致力於超材料（metamaterials）的開發。**超材料是一種非自然生成的材料，其機械性能源於結構設計，而非化學成分。研究人員可以利用超材料製造出具有特定屬性和形狀的結構。**目前，超材料在日常生活中的應用還比較有限，但這種情況也許很快就會迎來轉變。

近日，來自塔夫茨大學的研究團隊開發出了一種低成本、可擴展的方法來製造超材料，其能以不同的方式與微波能量互動，對電信、GPS、雷達、移動設備和醫療設備具有潛在的影響。

該材料被稱之為“不可能的材料”，因為從理論上講，它們可以彎曲物體周圍的能量，使其看起來不可見，將能量的傳輸集中到集中的光束中，或者具有變色龍般的能力，重新配置它們對不同頻率範圍的吸收或傳輸。

這種材料以導電聚合物作為基材製造而成**，並使用噴墨打印特定的電極圖案來製造微波諧振器。**該打印方法具有廣泛的可及性和可擴展性，例如其能夠應用於大型可塑表面或與生物環境的接口。這也是首次證明有機聚合物可以用來對超材料的特性進行電子調控。

而使用該方法制造的諧振器是通信設備中使用的重要組件，其不僅可以幫助過濾吸收或傳輸能量的選擇頻率，還可以對印刷設備進行電調諧，以調整調製器可以過濾的頻率範圍。至於在微波頻譜中運行的超材料設備，則可以廣泛應用於電信、GPS、雷達和移動設備。

在這些設備中，超材料可以顯著提高其信號靈敏度和傳輸功率，並且可以應用於醫療設備通信，因為薄膜有機聚合物的生物相容性可以整合酶耦合傳感器，而其固有的靈活性可以使設備被塑造成適合使用的貼合表面在身體上或體內。

值得一提的是，由於在尺度上製造微小的亞結構陣列技術挑戰較大，所以具有納米級波長的可見光超材料的開發仍處於早期階段。研究的下一步，或許是使用噴墨印刷和其他形式沉積，在薄膜導電聚合物上測試超材料在較高電磁頻譜頻率下工作的極限。

目前，相關成果已發表在Nature Electronics雜誌上，未來，希望該研究有助於進一步探索有機電子材料如何應用於電磁頻譜的可重構超材料和超表面。