近期，大连理工大学材料科学与工程学院段玉平教授团队在新型微波隐身超材料研究方面取得重要进展。该研究针对传统谐振型超材料面临的单元面内尺寸与电磁响应强耦合、难以小型化的瓶颈问题，提出了一种基于铁磁介质的无谐振单元超材料设计范式。过“成分-结构二维调制策略”将反射波的振幅与相位进行解耦，实现了相位调控与单元面内尺寸的完全独立，为开发高性能、小型化电磁隐身器件提供了全新的技术路径。

研究成果以“基于铁磁介质的无谐振超材料实现强制微波损耗与紧凑型隐身斗篷” （Resonator-Free Metamaterials Based on Ferromagnetic Dielectrics for Mandatory Microwave Loss and Compact Stealth Cloaks）为题，发表在材料科学领域顶级期刊《先进材料》（Advanced Materials）上。高熵合金吸收剂最新成果（Strategy-induced strong exchange interaction for enhancing high-temperature magnetic loss in high-entropy alloy powders）发表在材料领域国际高水平期刊《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）。

人工电磁超材料凭借其精密几何结构对电磁波的调控能力，可实现传播路径、相位及幅度等的精确操控，在国防安全领域具有重大战略意义。然而，传统基于谐振结构单元的隐身超材料，其电磁响应受限于单元面内尺寸与工作波长的固有耦合关系，导致单元难以小型化，并在相位调控精度与工作带宽等方面存在固有局限，严重制约了其在紧凑型平台上的隐身应用。

本研究提出一种无谐振结构超材料设计，利用铁磁介质单元中的纵向多层干涉效应调控反射波，有效解耦了单元面内尺寸对电磁响应的约束，实现了跨尺度下的自由相位梯度设计。该设计不仅为电磁波操控提供了前所未有的灵活性，更通过将反射波转化为沿超材料表面水平传播的表面波，开创了一种全新的强制微波能量耗散机制。实验与仿真结果（图1）表明，当样品覆盖的相位周期数达到10时，垂直入射背景下的反射波可被完全转化为沿超材料界面传播的表面波。该表面波在水平传播过程中强制性地被具有本征损耗特性的铁磁介质二次吸收，使得材料内部的平均功率损耗密度提升了36.64%，最低反射损耗达到-52 dB，有效吸收带宽为7.4 GHz。

图1 通过诱导表面波提高超材料的电磁损耗效率和反射损耗性能

利用斜入射下的特殊散射场分布，进一步验证了铁磁介质基超材料在构建隐形斗篷中的应用潜力（图2）。该斗篷能够在均匀回波背景下有效隐藏目标的几何形状特征，提供了一种高效的隐身新方案。由于消除了电磁响应对谐振结构尺寸的依赖性，本研究提出了一种适用于曲面共形的“渐变尺寸单元”设计方法并基于此方法开发了铁磁介质基超材料曲形隐形斗篷，将曲形目标产生的弯曲波阵面重构为平面波阵面。在相位梯度恒定的条件下，该设计方法仅需调控单元尺寸即可精确控制反射波角度，有效解决了曲形目标的相位补偿难题。

图2 斜入射下的散射场分布以及铁磁介质基隐身斗篷的设计示意图

AM论文第一作者是材料学院博士生陈伟，AFM第一作者是材料学院硕士生李泽瑞，通讯作者为材料学院段玉平教授。研究工作得到了国家自然科学基金项目和中央高校基本科研业务费的资助支持。