超薄吸收器打破纪录，彻底改变能量和隐身

诸平

Absorbing layers have been fundamental to advancements in technologies like energy harvesting, stealth systems, and communication networks. Credit: Syracuse University

据美国雪城大学(Syracuse University, Syracuse, NY, USA)2025年1月28日提供的消息,超薄吸收器打破纪录，彻底改变能量和隐身(Ultra-Thin Absorers Break Records and Revolutionize Energy and Stealth)。

电磁吸收器在能源、隐身和通信技术中是必不可少的，但目前的设计表现不佳。美国雪城大学电气工程与计算机科学系（Department of Electrical Engineering and Computer Science, Syracuse University, Syracuse, NY, USA）的一个研究小组推出了接近理论效率极限的超薄吸收器，有望实现革命性的工业应用。

吸收层对于能量收集、隐形系统和通信网络等技术的进步至关重要。这些层有效地捕获宽频率范围内的电磁波，从而创建可持续的自供电设备，如远程传感器和物联网（Internet of Things简称IoT）系统。在隐身技术（stealth technology）中，吸收层降低了雷达的能见度，提高了飞机和海军系统的性能。它们在通信网络中发挥着减少杂散信号和减少电磁干扰的重要作用，在当今相互联系的世界中不可或缺。

随着技术的进步，对具有更宽带宽和更大功能的超薄吸收层的需求也在增长。这些层必须提供更高的性能，同时保持紧凑的设计。然而，对于金属衬底吸收层（metal-backed absorbing layer）、被动吸收层（passive absorbing layer）、线性吸收层（linear absorbing layer）和时不变吸收层（time-invariant absorbing layer），存在理论上的带宽厚度比上限。电流吸收器，无论其频率范围或材料厚度如何，都明显低于这一限制，使被动系统（passive systems和线性系统（linear systems）的大部分潜力尚未开发。

在2025年1月21日发表在《自然通讯》（Nature Communications）上的一篇新研究论文中，电子工程和计算机科学教授亚尼斯·拉迪（Younes Ra’di)和他的研究团队介绍了一种设计超薄吸收层的新概念，这种吸收层具有创纪录的高带宽与厚度比，可能比使用传统方法设计的吸收层大几倍。基于这一概念设计的吸波器可以实现任意接近极限的带宽厚度比。利用这一概念，研究者设计并实验验证了一种吸收器，产生了非常高的带宽与厚度比。原文详见：Pardha S. Nayani, Morteza Moradi, Pooria Salami, Younes Ra’di. Passive highly dispersive matching network enabling broadband electromagnetic absorption. Nature Communications, 2025, 16(1): 905. DOI: 10.1038/s41467-025-56167-4. Published: 21 January 2025. https://www.nature.com/articles/s41467-025-56167-4

亚尼斯·拉迪说：“我们的发现有可能通过解决电磁吸收技术中的关键挑战，为各个行业做出重大贡献，包括国防、能量收集和先进的通信系统。”

“看到我们的工作获得国际认可，不仅是科学界的认可，还有各行各业的关键参与者的认可，这真是令人难以置信的回报。我为我的团队的奉献精神和辛勤工作感到无比自豪，正是他们取得了这些突破性的成果。发表在像《自然通讯》（Nature Communications）这样的知名杂志上，证明了他们的非凡努力和我们研究的重要性。”

上述介绍仅供参考，欲了解更多信息敬请注意浏览原文和相关报道。

Scientists develop ultra-thin absorbers with record-breaking bandwidth

Abstract

In numerous applications from radio to optical frequencies including stealth and energy harvesting, there is a need to design electrically thin layers capable of perfectly absorbing electromagnetic waves over a wide bandwidth. However, a theoretical upper bound exists on the bandwidth-to-thickness ratio of metal-backed, passive, linear, and time-invariant absorbing layers. Absorbers developed to date, irrespective of their operational frequency range or material thickness, significantly underperform when compared to this upper bound, failing to exploit the full potential that passive, linear, and time-invariant systems can provide. Here, we introduce a new concept for designing ultra-thin absorbers that enables absorbing layers with a record-high bandwidth-to-thickness ratio, potentially several times greater than that of absorbers designed using conventional approaches. Absorbers designed based on this concept can achieve a bandwidth-to-thickness ratio arbitrarily close to the ultimate bound. Utilizing this concept, we design and experimentally verify an absorber yielding a very high bandwidth-to-thickness ratio.

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