超透射(EOT)现象通过等离激元共振耦合可极大增强电磁波通过亚波长尺度小孔的透射率，在超分辨显微成像应用和近场散射物理机制研究等方面有重要价值。在过去的几十年，由于等离激元的频率限制，EOT现象主要在可见光波段实现。伴随电磁超材料的快速发展，EOT在太赫兹等波段逐步实现。目前，EOT现象往往固定在某个频点，缺乏有效的可调性能，器件尺寸通常比工作波长大几倍。实现小型化、性能可调、高设计自由度的EOT类器件仍具有挑战性。形状记忆合金(SMA)作为一种天然的温度响应材料，能够在外界热刺激下发生较大形变，展现形状记忆效应。SMA几何可重构特性为开发热可调超材料提供了独特的优势。结合SMA的自然材料特性和超材料的独特电磁响应机制，为发展性能可调的紧凑型类EOT器件提供了一个新颖的途径。

我院张富利教授、樊元成教授团队与清华大学材料学院周济院士团队合作将形状记忆合金温度响应特性与超材料电磁响应设计相融合，开发出一种温度可调的类EOT器件，实现了器件工作频点和透射幅值的大幅度调控。图1展现了设计原理，基于超材料独特的电磁响应特性，可以通过精细设计结构来实现不同透射类型，包括宽带、窄带响应等。超材料结构在亚波长尺度小孔有效耦合入射电磁波，进而实现亚波长小孔的透射增强。在外加热场激励下，基于SMA的超材料几何形态可被重构，从而显著调制其电磁响应特性，实现工作频点和透射幅值的双重调控。此外该研究借助超材料的人工可设计特性，将不同波段、不同透射类型的结构集成到单个器件上，以演示所提出的设计机制高设计自由度。该研究展示了双波段超材料器件的波调控特性，通过控制热场分别单独刺激不同的超材料结构，可以在不同波段实现透射的独立调控，包括透射频率和透射强度。

温度可调类EOT器件设计原理

该研究提出的基于形状记忆合金的超材料途径具有加工方便、设计灵活性高、器件结构紧凑和性能可调等优点，可以扩展到其他热相关领域，包括热-力耦合和热-光耦合。所提出的策略不仅为微波段通信、传感以及成像等领域提供了一种热学可调器件，也为更多超材料和天然材料之间的融合提供了一个思路。

本工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、航空科学基金和中央高校基本科研业务费专项资金等的支持。工作以“Smart reconfigurable metadevices made of shape memory alloy metamaterials”为题作为封面文章发表在Opto-Electronic Advances 2025年第2期。

相关链接：

1. 原文链接：Shiqiang Zhao, Yuancheng Fan, Ruisheng Yang, Zhehao Ye, Fuli Zhang, Chen Wang, Weijia Luo, Yongzheng Wen, Ji Zhou, Smart reconfigurable metadevices made of shape memory alloy metamaterials. Opto-Electronic Advances 8, 240109 (2025) [DOI: https://doi.org/10.29026/oea.2025.240109]

2. OEA期刊报道：OEA封面 | 形状记忆合金构造智能超材料器件【西北工业大学和清华大学联合团队】 [https://mp.weixin.qq.com/s/4N8o1E4jx8jywmFuWCp13A]

（文：樊元成；审核:晁小荣）