近日，北京航空航天大學航空科學與工程學院飛行器結構強度系李宇航副教授、邢譽峰教授團隊與電子科技大學電子薄膜與集成器件國家重點實驗室潘泰松副教授合作，在太赫茲電磁波超材料領域的最新研究成果。相關研究以“Mechanical  Terahertz Modulation by Skin-Like Ultrathin Stretchable metasurface”為題發(fā)表在Small上，并被選為封面文章。該校博士研究生樊宣青為文章第一作者，李宇航副教授與潘泰松副教授為共同通訊作者。

太赫茲（THz）技術可廣泛應用于雷達、遙感、大氣與環(huán)境監(jiān)測、實時生物信息提取以及醫(yī)學診斷等領域，在這些應用中，實現(xiàn)太赫茲波的動態(tài)調(diào)制對太赫茲器件的成功工作至關重要。頻率選擇超表面作為一種調(diào)控電磁波的人工結構，在調(diào)整太赫茲波的振幅和相位方面起著關鍵作用。類似于“閥門”調(diào)控水流，頻率選擇超表面可以允許/阻止特定頻段的太赫茲波通過。現(xiàn)有的研究表明，可以采用不用的方法如電壓、磁場、光泵、溫度對超表面?zhèn)鬏斕匦赃M行實時調(diào)諧，但是這些方法需要復雜的設計、新型材料、特定的溫度場，使其難以用于一些無電池、輕量化的場合。

針對上述問題，李宇航團隊研發(fā)了一款超薄柔性可實現(xiàn)動態(tài)調(diào)制太赫茲波傳輸?shù)念l率選擇超表面。與傳統(tǒng)調(diào)控方法不同，柔性可拉伸電子元件利用機械應變來動態(tài)調(diào)制太赫茲波。該超表面是基于蜿蜒結構力學設計方法得到的Al/PI周期性網(wǎng)狀膜，無需彈性襯底，使得超表面的總厚度顯著降低，總厚度僅為7μm。周期性Al/PI結構使超表面具有頻率選擇特性，可以阻止特定頻率的太赫茲波通過。極低的厚度以及網(wǎng)狀結構提供了柔性和可拉伸性，超表面可以被容易地拉伸、彎曲和扭轉。通過簡單地施加機械應變來誘導超表面產(chǎn)生變形，將會使太赫茲波透射率發(fā)生改變。

北航和電子科大在太赫茲電磁波超材料領域的最新研究成果

太赫茲時域光譜實驗結果表明, 可拉伸超表面具有帶阻頻率選擇特性，在施加28%的外部拉伸應變時，諧振頻率的太赫茲波傳輸率可從0.15調(diào)到0.5，而頻移只有3.4%。通過相應的電磁仿真和提出的LC等效電路模型，討論了超表面的頻率選擇調(diào)制機理。

北航和電子科大在太赫茲電磁波超材料領域的最新研究成果

此項研究所提出的超薄柔性太赫茲超表面，為機械調(diào)制太赫茲波提供了新的思路，展示了蛇形網(wǎng)格結構在更廣闊的領域有著巨大的潛力，提供了一個容易實現(xiàn)的輕量化、共性接觸的太赫茲波頻率選擇動態(tài)調(diào)制方法。

該研究工作受到國家自然科學基金、航空科學基金、大連理工大學工業(yè)設備結構分析國家重點實驗室開放基金等項目支持。

論文鏈接為：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202002484。