变色龙是一种以皮肤变色而闻名的蜥蜴，新型电磁材料以此为灵感，在未来有一天或可以让车辆和飞机在雷达上“隐形”。据外媒报道，加州大学伯克利分校（UC Berkeley）研究人员开发出一种可调谐超材料微波吸收器，通过模仿变色龙的变色机制，它可以根据需要在吸收、透射或反射微波之间切换。

（图片来源：加州大学伯克利分校）

首席研究员、机械工程学助理教授Grace Gu表示：“关键发现是在单一结构中同时实现宽带吸收和高传输，从而使其在动态环境中具有适应性。很多应用需要这样的灵活性，从隐形技术到先进的通信系统和能量收集。”

Gu教授表示，长期以来，制造能够有效吸收电磁波（如雷达或微波等）的材料，一直是一项技术挑战。“现有材料通常采用‘一体适用（one-size-fits-all）’式设计。它们在制造完成后的响应方式是固定的，因此在非常需要适应性的动态环境中应用受限。”

为了创造可以动态改变其与电磁波相互作用方式的材料，研究人员从变色龙身上汲取灵感。这种粘舌爬行动物通过调整皮肤中光子晶体之间的间距来调节光反射，可以改变颜色。该团队致力于将类似调谐机制应用于超材料设计中。结果形成了一种交叉桁架结构，可以机械变换以控制其电磁特性。通过折叠或膨胀（由相互连接的桁架系统实现的同步运动），这种超材料可以改变其电磁响应方式（从宽带吸收到传输模式）。

变色龙的变色机制（上）和生物启发可调谐超材料微波吸收器（下）（图片来源：加州大学伯克利分校）

研究人员利用机器学习和遗传算法来优化结构设计，以实现特定的、有针对性的电磁响应，从而在一定程度上实现可编程性。然后，他们使用3D打印来制造这种结构，并测试其在吸收和传输微波之间切换的能力。

该研究的第一作者、博士后Daniel Lim表示：“在折叠形式下，该结构可以吸收4-18 GHz范围内90%以上的微波，从而有效地使其在雷达上不可见，并实现隐身。它扩展后的信号传输速率可达到24.2%，因此可在需要时进行通信。”

图中显示通过超材料的结构转变进行电磁波（微波）调谐。（图片来源：加州大学伯克利分校）

这种受生物启发的电磁材料具有增强多领域技术的技术，如国防、无线通信、能源和智能基础设施等。Lim表示：“在国防应用中，这种可调谐超材料可用于制造在必要时对雷达‘隐形’的车辆或飞机。同时，它可以在需要时允许通信信号通过，在单个系统中同时提供隐身性和连通性。”

这种材料还可用于制造智能窗户，在阻挡和传输信号之间进行切换，从而提高隐私和通信安全性。此外，研究人员设想将其用于提高电磁能量收集系统的效率，这些系统有助于为传感器和电池供电。Gu表示：“这种设计具有可调谐性，可以适应不断变化的需求，从而为电磁波管理提供通用解决方案。”