Future battlefield will be dominated by the army that can observe first and strike first. It also means that we should never be observed utill we strike our enemy. In terms of avoiding detection, metamaterial can give attractive basis for new stealth technology. For instance, it can absorb light perfectly, and avoid radar detection. It can also make objects invisible by making light bypass them. However, these properties work only in a restricted wavelength range. To overcomes this limitation, studies are now focusing on reconfigurable metamaterials that can work in a wider wavelength range.
In this paper, we demonstrate a reversibly-stretchable and a tunable THz metamaterials in order to practically apply in variety of environments. It is fabricated using a wrinkled layout and a silicon membrane that is different from the conventional approach. We show that such wrinkled configuration allows not only the unprecedented strain ratio of 52.1 % without any structural degradation in 45-micron-scale meta-atoms, but also a fully-reversible stretchability and compressibility at least over 100 times. The metamaterial in the silicon membrane tile maintains the perfect configuration during expansion and contraction. These two fabrication methods could be readily applied to a variety of metamaterial systems: negative index, chiral, and Fano resonance metamaterials. Thus, the stretchable metamaterial, proposed here, may offer compelling opportunities for the development of reconfigurable metamaterials that are promising in various practical fields including military.
미래전장은 먼저 보고 먼저 타격할 수 잇는 군이 지배할 것이다. 이는 적을 먼저 타격할 때 까지 아군이 탐지되지 않아야 함을 의미하기도 한다. 이러한 피탐지 관점에서 메타물질은 새로운 스텔스 기술의 단초를 제공할 수 있다. 예를들면, 빛을 완벽하게 흡수하여 레이터 탐지를 회피할 수 있고, 빛이 대상물체를 돌아가게 하여 보이지 않도록 만들 수도 있다. 그러나 이런 특성들은 제한된 파장영역에서만 작동하는 한계가 있었다. 따라서, 최근의 연구들은 이러한 한계를 극복하기위에 복원가능하고 광대역의 파장영역에서 작동하는 메타물질의 개발에 초점이 맞춰지고 있다.
본 논문에서는 메타물질이 다양한 분야에서 적용가능하도록 복원가능한 신축성을 가지는 테라헤르츠 메타물질은 시연하였다. 이는 기존의 제작방법과는 다른 주름진 형상과 실리콘 박막에 독립된 구조를 통해 구현하였고, 이를 통해 주름진 형상을 활용한 메타물질은 어떠한 구조적 왜곡도 없이 52.1% 신축할 수 있었고, 100회 이상의 반복적인 신축에도 견디는 내구성을 보여주었다. 또한 실리콘 박막에 독립된 메타물질은 본래의 형상을 유지하면서 신축성있는 메타물질의 특성을 보여주었다. 이러한 신축성 메타물질 제작방법은 음굴절률,카이랄성,파노공진 메타물질 등 다양한 메타물질 시스템에 쉽게 적용할 수 있다. 따라서, 본 논문에서 제안한 신축성 메타물질 제작방업은 군사분야를 포함한 다양한 분야에 적용할 수 있는 복원가능한 신축성 메타물질 제작의 새로운 가능성을 제시할 수 있을 것이다.
