【仪表网 研发快讯】近日，东北大学王强教授团队在太阳能光热利用宽频吸波超材料领域取得重要研究进展。相关成果以Ultra-Broadband Perfect Absorbers Based on Biomimetic Metamaterials with Dual Coupling Gradient Resonators为题被国际权威学术期刊Advanced Materials(影响因子27.4)以封面文章重点报道。东北大学为该论文的第一作者单位，东北大学冶金学院博士研究生任志宇为第一作者，刘晓明副教授与王强教授为共同通讯作者。
图1 论文封面图及首页
宽频吸波超材料可以在太阳能光谱波段对全向和全偏振入射电磁波实现近乎完美的吸收，在太阳能收集系统、热发射器、红外成像、传感器和光电探测器等领域具有重要的应用价值。传统的电磁吸波超材料通常采用在平面方向或者垂直方向叠加具有不同吸收频率的谐振单元来实现电磁响应位点的扩宽和吸收峰的叠加，这势必导致吸收强度的降低和制备工艺的复杂。
王强教授团队提出了一种梯度谐振器的MIM超材料(GR-MIMs)设计概念，通过仿生结构耦合形成微纳两种维度的梯度谐振器结构，突破了超材料设计中不同谐振单元数量上的限制，将“共振点”转化为“共振带”，实现了谐振单元共振频率的连续响应(图2)。通过对MIM结构梯度化设计，200 nm厚的GR-MIMs在0.2~5 μm波段平均吸收率高达93%，展现出优异的宽频吸波性能。由于GR-MIMs的中心对称和强侧向散射机制，GR-MIMs实现了宽入射角度和极化不敏感吸收的光谱特性。GR-MIMs吸收体的太阳光谱吸收率可达94.5%，在太阳能利用，海水淡化，光热除冰等领域具有广阔的应用前景。
图2 双耦合梯度谐振腔超材料结构(a)吸波机理示意图(b)光谱特性示意图(c)
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