一种通过水助方锥结构实现的宽带太赫兹超材料吸收体，并具有光学透过性

让看不见的波静默的窗户

大多数人把窗户看作用来透视的物件，而不是用来控制看不见辐射的工具。然而在太赫兹频段——未来雷达与高速无线链路可能工作的范围内——不受控的波可能穿透并造成干扰。本研究探讨了一种方法，制造既能让可见光通过，又能在极宽频带上悄然吸收太赫兹波的透明面板。

我们为何关心太赫兹波

太赫兹波位于微波与红外光之间，因安检扫描、短距通信与成像系统等应用而受到关注。随着这些技术的普及，工程师需要能够阻挡杂散太赫兹信号的材料，同时不会变成反光的镜面或遮蔽视线的暗屏。传统的太赫兹吸收体通常依赖金属或其他导体，这些材料也会阻挡可见光，使其不适用于飞机座舱罩、显示屏保护盖或仍需透视的智能窗等场合。

由水构成的透明小锥林

团队设计了一种新型吸收体，其概念上看起来像覆盖着微小透明方锥的平板。每个方锥是由透明塑料制成的空心壳，内充普通液态水，并在背面贴有一层氧化铟锡薄膜——这是一种广泛用于触摸屏的透明导体。这三种成分在可见光范围内都是透明的，所以人仍可以透过面板看见东西，但它们对太赫兹波有强烈的相互作用。

微小形状如何捕获看不见的能量

尖顶方锥形状将入射的太赫兹波从空气平滑引导进入水体，而不是像平面那样反射回去。当波沿着倾斜侧面向下再向上传播时，会在水内多次反射，产生重叠与干涉，从而使更多能量滞留在结构内。水在太赫兹频段本身具有较大的损耗性，意味着它能将被困的波能量转化为热量。仿真显示，梯度形状与水性内部的这种组合在极宽的频率范围内（0.5 到 10 太赫兹）产生了极强的吸收，其中大部分频段的吸收率超过95%。

在现实环境中的稳定性能

要使任何屏蔽面板有用，它必须能应对来自多方向和不同极化状态的入射波，而不仅仅是在理想的实验室条件下。方锥的方形排列使得该吸收体对不同极化态的响应几乎相同，无论电场方向在平面内如何旋转，或波以圆偏振方式入射。该结构在入射角偏离法线达70度时，仍可在至少7太赫兹的带宽内保持超过90%的吸收率。考虑到典型室外温度变化的测试显示性能仅受轻微影响，因为主要效应来自几何形状和多重反射，而非窄带、精细的谐振。

这对未来器件可能意味着什么

通过将诸如水和透明塑料之类的简单材料与精心设计的微小方锥相结合，这项工作指出了一条通向薄型、宽带且对人眼透明的太赫兹吸收体的道路。这类面板可用于车辆、建筑或仪器的窗面，满足既要清晰视野又要强力防护杂散太赫兹辐射的需求。尽管该研究基于计算机仿真而非大规模样机，但结果表明，这是一种比许多早期设计更易制造且对视角与温度变化更为宽容的透明太赫兹屏蔽的可行路径。

引用: Zhao, Y., Hu, P., Zhang, X. et al. A broadband Terahertz metamaterial absorber enabled by a water-assisted square-pyramid architecture with optical transmittance. Sci Rep 16, 15834 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-47406-9

关键词: 太赫兹吸收体, 超材料, 充水锥体, 光学透明性, 电磁屏蔽