【科技动态】芬兰发明超材料防辐射“超级板”
很多人都有过手机信号被屏蔽的经历，例如许多会议室、音乐厅和礼堂为了能够消除来电铃声造成的干扰，都会装有干扰或屏蔽手机信号的设备。由于所有种类的信号都被干扰或屏蔽，当人们想要使用WiFi查找资料的时候，必须离开屏蔽设备所在的房间。如果能够有一个能够完美地屏蔽手机信号，但使WiFi信号畅通无阻的房间，是不是就更加方便了呢？日前，超材料领域的科研工作者们已经研究出了可以达到这样效果的新型超材料。这种超材料还有更有趣的应用：制造隐形吸收探测设备。
超材料是一类具有人工结构并且呈现出天然材料所不具备的特性的材料。近年来，超材料领域的蓬勃发展可以从许多方面体现出来，前面提到的新型超材料的发明就是一个很好的例子。今年7月，以芬兰阿尔托大学的Viktar Asadchy为首的科研小组在Physics Review X上发表论文宣布，制造了可吸收超窄频带波长电磁辐射，并使其他波长辐射正常通过的“超级板”（Metasheet）。目前该产品适用于波长介于100厘米到0.1厘米之间的微波辐射，并可应用于辐射探测器、电信设备、能源采集系统，甚至雷达隐形装置。理论上，经过进一步的完善，该设计也将可适用于波长更短的可见光。
当光波穿过该“超级板”时，红色光谱被阻挡，而其他颜色光谱可正常通过
人们对能吸收特定波长辐射的设备并不陌生，但现有的设备在吸收特定波长辐射的同时，会将其他波长的辐射阻挡住，并将其反射回波源处。这样的反射使这些设备能被轻易探测到。为了解决这一缺陷并开发出不能被探测到的“隐形”设备，芬兰的Viktar Asadchy和同事们进行了深入研究，今年7月宣布成功生产出能彻底解决这一问题的产品——阻挡特定波长辐射，同时让其他波长辐射正常通过的“超级板”。该“超级板”的核心是处于材料中的螺旋形镍铬丝谐振器。这些螺旋形镍铬丝呈二维各向异性，并能在被入射辐射激发时分别沿分子螺旋线的轴线和方位角发生电偏振和磁偏振。正是这些螺旋结构使得这种超材料具有阻挡特定波长辐射，同时让其他波长辐射正常通过的特性。这样一来，辐射通过用该材料制造的设备时将不再发生反射，该设备则可“隐形”。“超级板”可以应用在射电天文学、低可侦测性科技等许多领域。同时，由于能够使吸收频带之外的波正常通过，本文开头提到的可以屏蔽手机信号但能使WiFi信号正常通过的幕墙也将可以很快问世。
上图为材料内部单螺旋，下图为材料内部双螺旋排列分布示意图
现在，研究人员正在基于这项技术进行进一步的研究，力争在此基础上制造出分层的无反射透射设备。来自罗马大学的Filiberto Bilotti提出，这样的研究工作意义重大，因为这为人类指出了制造一种前所未有的机器——隐形滤波器的可能性。而随着超材料领域研究和应用的深化，能否出现更多隐形技术方面的实际应用，人们尽可拭目以待。
公开资料显示，超材料作为独立的学科始于2001年，许多发达国家的政府及学术界都对超材料领域抱有很高的期待，中国也高度重视，促生了深圳光启这样的世界领先的研发机构。光启的创始团队在2009年首次实现了宽频带超材料隐身衣的设计与制备，成果刊登在美国《科学》杂志上，引起巨大反响。2010年，《科学》杂志将超材料评为过去十年人类最重大的十大科技突破之一。作为超材料领域的领军者，光启已率先将超材料技术应用于民用技术领域，如超材料平板卫星天线、超级WiFi，并在布局地面行进装备超材料智能结构（用于汽车和轨道交通等装备）和可穿戴式超材料智能结构。
（作者：易寒）其他主题系列陆续整理中，敬请期待……