德國Weily集團(tuán)期刊《先進(jìn)功能材料》（Advanced Functional Materials）近日在線發(fā)表了華中科技大學(xué)光電信息學(xué)院臧劍鋒團(tuán)隊基于柔性聲學(xué)超表面的最新成果，論文還被選為內(nèi)封面（Inside Front Cover）。
近年來，作為超材料的一種，聲學(xué)超表面（Acoustic metasurface）逐漸成為研究熱點。聲學(xué)超表面擁有深度亞波長的器件厚度和非凡的聲波操控性能，因此在醫(yī)療成像，聲學(xué)通信，粒子操控等領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用前景。目前超材料設(shè)計主要包括局域共振結(jié)構(gòu)如薄膜共振器和空間扭曲超表面等。這些設(shè)計能以亞波長的器件尺度操控聲波，實現(xiàn)諸如聲吸收，隱身，非對稱傳輸?shù)茸匀唤绮牧想y以實現(xiàn)的神奇功能。長久以來，人們都試圖把前沿的超材料或超表面真正實用化，但是這個目標(biāo)仍然受制于超材料目前笨重的材料和裝置，剛性的結(jié)構(gòu)以及量產(chǎn)化的困難。所以我們急需新的材料范式和制作方法來解決這些問題。
研究團(tuán)隊將聚合物等軟材料和靜電紡絲制備方法引入聲學(xué)超材料設(shè)計。他們創(chuàng)造性地提出了基于軟纖維/硬顆粒復(fù)合網(wǎng)絡(luò)的超薄聲學(xué)相位調(diào)控薄膜，并且根據(jù)中國傳統(tǒng)鏤空剪紙的思想，將薄膜加工成具有連續(xù)圖案變化的可定制多功能超表面。研究者類比于彈簧振子模型，設(shè)計并實現(xiàn)了擁有亞微米級柔性聚合物纖維/硬質(zhì)金屬顆粒復(fù)合網(wǎng)絡(luò)的薄膜。這種薄膜能使入射聲波發(fā)生180度的相位改變，而其厚度只有所調(diào)控波長的1/650，實現(xiàn)了目前最薄的聲學(xué)超表面。進(jìn)一步地，他們利用激光切割的方法在薄膜上加工一系列不同的鏤空圖案，實現(xiàn)了聲學(xué)渦旋，聲學(xué)超振蕩等一系列前沿的聲學(xué)現(xiàn)象和應(yīng)用。這種基于聚合物材料的全新設(shè)計實現(xiàn)了柔性的多功能定制超薄聲學(xué)超表面，并且為低成本量產(chǎn)化超材料提供了可能。
學(xué)院2016級碩士生唐瀚川是該論文的第一作者，指導(dǎo)教師臧劍鋒教授和物理學(xué)院祝雪豐副教授是該論文共同通訊作者，其他合作者還包括2014級本科生陳哲思、以及2015級博士生唐妮。該成果還在2018年國際柔性電子會議上獲得了最佳墻報獎，由美國工程院院士、西北大學(xué)黃永剛教授為唐瀚川頒獎。
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.201801127
