港科大（廣州）這間實(shí)驗(yàn)室，為材料賦予“超能力”！
在以5G、6G為代表的高速無線通信、虛擬現(xiàn)實(shí)、混合現(xiàn)實(shí)、無人駕駛、集成電路等高新技術(shù)不斷發(fā)展的大背景下，信息材料的研發(fā)正成為國家的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。波功能超材料為這些未來數(shù)字世界關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展提供新的材料范式，將會(huì)是支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展不可或缺的新式信息材料。
作為一所以創(chuàng)新為基因的研究型大學(xué)，香港科技大學(xué)（廣州）積極響應(yīng)國家戰(zhàn)略和產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，推動(dòng)波功能超材料中央實(shí)驗(yàn)室（Wave Functional Metamaterial Research Facility, 以下簡稱WFMRF）建立，為國家實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)貢獻(xiàn)力量。
集設(shè)計(jì)、制備和測(cè)試于一體，為科研提質(zhì)增效
“波功能”與“超材料”是WFMRF名稱中的兩個(gè)關(guān)鍵詞，代表著實(shí)驗(yàn)室所聚焦的關(guān)鍵領(lǐng)域。據(jù)WFMRF介紹，信息的傳遞和處理離不開波和物質(zhì)的相互作用，“波”在物理學(xué)里可以分為經(jīng)典波和量子波兩大類，實(shí)驗(yàn)室目前關(guān)注的是前者，該領(lǐng)域包括聲波、電磁波、彈性波等。至于“超材料”，則是指超越自然材料的人工新材料。自然或傳統(tǒng)的波功能材料盡管可以調(diào)控經(jīng)典波與物質(zhì)的相互作用，但普遍具有性能有限、體積龐大等內(nèi)在限制，而超材料可以讓人們通過全新的底層設(shè)計(jì)來拓展自然材料的性能邊界，比如折射率為負(fù)值的材料（負(fù)折射材料），甚至可以定制波與物質(zhì)的相互作用。
WFMRF占地面積超過1000平方米，建設(shè)聲學(xué)、電磁學(xué)以及材料學(xué)三大模塊的研究平臺(tái)。具體來說，聲學(xué)模塊包括聲學(xué)器件仿真設(shè)計(jì)、聲學(xué)成像、聲場(chǎng)調(diào)制、結(jié)構(gòu)聲學(xué)、材料聲學(xué)以及主被動(dòng)聲學(xué)降噪等；電磁學(xué)模塊包括射頻器件仿真設(shè)計(jì)、射頻器件熱仿真與熱管理、陣列天線設(shè)計(jì)、波束成形與調(diào)控、高頻通信及無線輸電等；材料學(xué)模塊則包括介電陶瓷、高低溫共燒陶瓷、壓敏陶瓷等陶瓷材料的成型、燒結(jié)和性能分析等研究。實(shí)驗(yàn)室目前聚焦陶瓷基超材料在聲學(xué)和電磁學(xué)等信息領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù)，具有集超材料的設(shè)計(jì)、制備和測(cè)試于一體的研發(fā)能力，實(shí)現(xiàn)技術(shù)開發(fā)的快速創(chuàng)新和迭代，實(shí)驗(yàn)室未來也計(jì)劃研究具有高溫超導(dǎo)性質(zhì)的材料，為國家的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。
WFMRF配有豐富的科研場(chǎng)地和先進(jìn)的儀器設(shè)備，為科研活動(dòng)的開展提供良好的支撐條件。
消聲室便是典型代表之一，該房間的六個(gè)邊界（四面墻壁+屋頂+地板）都覆蓋著特殊的吸音材料，完全隔絕外部噪音，從而確保聲學(xué)設(shè)備和聲學(xué)材料測(cè)量的精確度。
除此以外，微波暗室也是WFMRF的特有亮點(diǎn)。暗室鋪設(shè)了金屬屏蔽網(wǎng)和電磁波吸收材料，形成一個(gè)干凈的、人工可控的電磁環(huán)境。這樣的測(cè)試環(huán)境非常適合評(píng)估高頻電路和元器件的微波輻射和接收性質(zhì)，比如手機(jī)天線、5G基站天線和衛(wèi)星通信設(shè)備發(fā)出信號(hào)的頻響曲線、輻射功率、輻射方向圖等。
面向?qū)W界、業(yè)界開放，促進(jìn)波功能超材料發(fā)展
和港科大（廣州）其他中央實(shí)驗(yàn)室一樣，WFMRF供本校和港科大師生共享共用，同時(shí)向其他高校與業(yè)界開放，為加強(qiáng)大灣區(qū)乃至全球范圍內(nèi)的產(chǎn)學(xué)研合作提供助益。
自WFMRF正式投入使用以來，港科大（廣州）的科研團(tuán)隊(duì)已在實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行了一系列研究實(shí)驗(yàn)。WFMRF透露，實(shí)驗(yàn)室正與港科大（廣州）功能樞紐院長溫維佳教授團(tuán)隊(duì)攜手，共同開展遠(yuǎn)距離無線能量傳輸技術(shù)方面的研究。該技術(shù)能使能量傳輸突破時(shí)間和空間限制，通過精確的位置傳感和波束追蹤，為正在道路上行駛的汽車遠(yuǎn)距離持續(xù)提供動(dòng)力?，F(xiàn)階段，溫維佳教授的團(tuán)隊(duì)利用實(shí)驗(yàn)室設(shè)備探索進(jìn)一步改善遠(yuǎn)場(chǎng)電磁波充電設(shè)備的功率，為用戶提供更便捷快速的充電體驗(yàn)。
除了承接校內(nèi)外物理學(xué)、材料學(xué)、光學(xué)工程等學(xué)科師生的基礎(chǔ)研究需求、為他們的科研提供儀器和技術(shù)服務(wù)，WFMRF未來還將進(jìn)一步推動(dòng)產(chǎn)學(xué)研深度融合，以促進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)難題的突破。比如，隨著5G、6G、衛(wèi)星通信等行業(yè)的發(fā)展提速，業(yè)界對(duì)微波電路基片材料的要求越來越高，開發(fā)高介電、低損耗、大尺寸、超均勻的先進(jìn)陶瓷成為重要任務(wù)。WFMRF希望能與戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展，結(jié)合企業(yè)與學(xué)校的優(yōu)勢(shì)和特色，共建聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，在外協(xié)測(cè)試、產(chǎn)品優(yōu)化、工藝研發(fā)等諸多環(huán)節(jié)助力企業(yè)降本增效和提質(zhì)創(chuàng)新，為大灣區(qū)乃至全國波功能超材料的發(fā)展提供新動(dòng)能。
WFMRF以先進(jìn)儀器設(shè)備為支撐，一流高端人才為核心，促進(jìn)學(xué)科交叉融合為特色，有望成為波功能領(lǐng)域?qū)嶒?yàn)室的新標(biāo)桿。據(jù)悉， WFMRF正在試運(yùn)行一個(gè)線上預(yù)約系統(tǒng)，方便校內(nèi)外師生和業(yè)界朋友預(yù)約實(shí)驗(yàn)室設(shè)備進(jìn)行研發(fā)，為材料賦予“超能力”！
