超材料是一種由亞波長單元結構經周期或非周期排布構成的特殊人造材料,具有一些自然界中材料所不具備的特異性物理響應特性,在信息、物理等領域受到廣泛關注。然而,目前的研究大多局限于超材料對單一物理場的調控,如電磁場、靜電場、聲場等,而對于多物理場調控則鮮有提及。為了探索電磁場與聲場復合調控的可行性,本文提出了一種新型超材料,通過將典型雙薄膜型隔聲結構與數字編碼超材料有機結合,最終在實現優異降噪性能的同時,對不同極化入射電磁波的散射特性可進行獨立的控制,具有很高的工程應用價值。

近期,東南大學信息科學與工程學院程強教授、崔鐵軍教授及其研究團隊,通過簡潔合理的結構設計,實現了一種具有隔聲降噪與各向異性電磁調控功能的超材料。該雙功能超材料采用雙層PET薄膜結構,并在上下兩層PET上分別鍍上了ITO薄膜。其中下層ITO薄膜充當電磁屏蔽地,而上層ITO薄膜刻蝕了周期性十字型亞波長單元陣列,通過調整該單元在兩個垂直方向上的相對長度,實現了兩種極化電磁波的不同響應。為進一步減少設計的復雜度,他們借鑒了編碼超材料技術,利用四種編碼單元的組合,實現了不同極化波的散射方向圖控制。同時,上下兩層PET薄膜通過FR-4方環框架相連接,形成經典的雙薄膜型隔聲單元,達到隔聲降噪的效果。仿真及實驗結果顯示,該超材料具有良好的雙物理場調控功能,為后續的工程應用提供了重要的參考。