喷墨打印构建“不可能的”超材料

超材料是一种具有特殊性质的人造材料。这些材料在自然界中并不存在，有时被称为“不可能的材料”。据《自然电子》21日发表的一篇论文称，塔夫茨大学的工程师利用低成本的喷墨打印技术，用有机聚合物构建了一种超材料，可应用于大规模集成或与生物环境相关的接口，并首次证明超材料可以根据其性能进行电气调整。

电磁超材料及其二维形式超表面是一种复合结构，以特殊方式与电磁波相互作用。这些材料由微小的结构组成。这些结构小于它们所影响的能量的波长。它们反复排列，展现出独特的波浪交互能力。用这种材料设计的非常规镜面、透镜和滤光片，可以阻挡、增强、反射、透射或弯曲波，超越传统材料的性能。

本研究中的超材料由薄膜有机聚合物构成，也可用于医疗设备通信，因为其具有生物相容性，在功能上成为酶耦合传感器，其固有的灵活性使设备能够形成一个适合在人体或体内使用的集成表面。

研究人员使用导电聚合物作为基材，然后使用喷墨打印特定的电极图案以产生微波共振，从而成为超材料。谐振器是通信设备中的重要部件，它可以帮助过滤吸收或传输的能量的频率。打印装置可以通过电调谐调整调制器过滤的频率范围。

在微波频谱中工作的超材料器件在电信、GPS、雷达和移动设备中具有广泛的潜在应用，可以显着提高其信号灵敏度和发射功率。

塔夫茨大学工程学院工程学教授、该研究的通讯作者弗兰克·C·多布尔说：“我们表明，当在电磁频谱的微波区域工作时，能够以电气方式调整超表面和超设备的特性。”

当前的超设备技术在很大程度上依赖于复杂且昂贵的材料和制造工艺，而新技术便宜且可扩展。研究开发的调整策略团队完全依赖薄膜材料，可以大规模印刷或印刷在各种基板上进行加工和沉积。通过调整基板聚合物的电学特性，该设备可以在更高的频率（5GHz）范围内运行.

目前，纳米波长可见光超材料的发展还处于起步阶段，而厘米级微波能量的制造还处于起步阶段。 tamaterials相对容易。研究人员认为，他们使用的喷墨打印和其他沉积制造方法可以测试在更高频率下工作的超材料。

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文章来源：《功能材料与器件学报》 网址: http://www.gnclyqjxb.cn/zonghexinwen/2021/0624/1052.html