比翱观察丨超薄吸声体：超材料蓄势进入市场

事实上，超材料已经成为一个热门的研究课题，首先可能与两位英国研究人员的刷“学术存在感”、主动要“赞”有一定的关系。当初，两位物理学家John Pendry(1999年发表了一篇论文，描述了他创造的人造磁性材料，使他能够操纵电磁辐射，发明了第一种超材料)和Ulf Leonhardt，只是想在21世纪初引起人们对他们新研究领域的关注。为了使这个高度抽象的话题更具吸引力，理论家们提出了一个虚构的应用：一种引导光线围绕物体从而使其不可见的材料：超材料。

 
可见光隐身斗篷的构想直到今天仍然是虚构的，但对超材料的研究已经产生了许多分支：不再只是光学超材料，还有操纵声音的声学超材料，热传导的热超材料是和机械超材料，例如表现得像液体的固体，或刚度和阻尼可以有针对性和可逆方式改变的材料。据麻省理工学院技术评论最新一期08/2021报道，现在这项技术正在从实验室进入生产阶段。具有奇异性质的超材料基本上，所有这些材料都由任何原始材料的基本构建块（即所谓的单元）组成。超材料的奇异特性来自这样一个事实，即准原子晶格是由这些晶胞构成的，其成分小于相应波的波长。例如，在可见光的情况下，这是几百纳米。
 
在卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)研究超材料的Martin Wegener提到了纳米浮雕光刻技术的进步，他说：“现在的新情况是，有可能产生越来越复杂的结构。”这项技术使用电子束光刻技术来制作一个微印章，然后可以用来在聚合物中制作大量的微结构。Wegene的团队使用3D打印机和激光固化合成树脂。他们最近的成功是一种声学超材料，其中单个基本组件通过长桥连接，声波在材料中向后传播。它没有实际用途 — — 但它需要时间来开发，这从“Kymeta”等例子中可以清楚地看出。每一个伟大的发现都始于好奇的人们提出问题并寻找答案。Kymeta的技术基于超材料领域的科学发现，并已被用于世界级的平板天线。该公司开发了一种扁平的移动卫星天线，只需使用软件即可根据需要进行对齐，并且只需要大约150瓦的功率。这种天线的表面包含有规律间隔的微小谐振器，像音叉一样，吸收或放大某些频率的电磁波。Kymeta的工程师使用特殊的液晶来设置频率，使他们做得特别好。将这个想法变成成品花了大约十年的时间。 
Phononic Vibes - 米兰理工大学的衍生公司开发了高效的声学超材料，用于薄而透明的隔音墙或轨道旁边的吸音体：这两种应用的技术原理相似，只是工作频率不同：材料包含机械谐振器的周期性晶格。载体材料和谐振器的相互作用确保特定频率的声波不能在材料中传播— —它们被困住了。“它与我们使用的材料无关，”首席执行官Luca D'Alessandro说。“超材料的特性仅由结构决定。”
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