图 对称性可调控超材料的设计与电磁超表面的应用
在国家自然科学基金重点国际（地区）合作研究项目（批准号：52320105005）、重点项目（批准号：52035008）和原创探索计划项目（批准号：12350003）资助下，天津大学陈焱教授团队联合西湖大学姜汉卿教授团队，在超材料对称性调控方面取得进展。相关成果以“可调二维对称群的可重构模块化折纸（Reconfigurable modular origami for tunable 2D symmetry groups）”为题，于2025年11月12日在《科学进展》（Science Advances）在线发表，并入选当期的精选图片，论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ady3812。
对称性是材料物理性能的基本约束，决定了光、电、声等物理场与物质的相互作用规律。然而，传统材料和结构一旦制造完成，其对称性通常无法改变。如何实现超材料在不同对称形态间的可逆调控，并揭示可调对称性与可编程物理性能之间的内在关联，一直是超材料设计领域的核心挑战。
研究团队将具有运动分岔特性的空间七杆机构映射到模块化折纸结构上，设计了具有可调对称性的可重构模块折纸超材料胞元。仅凭四单元与六单元两套对称模块及其镶嵌，就可以构造从点群（10种）、线群（7种）到空间群（17种）的完整二维对称体系。进一步开发了简易高效的双层气驱系统，使胞元能够通过二进制充放气指令在不同对称群构型间快速可逆转换。并在此基础上构建了集成金属天线的可重构电磁超表面，利用折纸平台的连续对称性调控能力，建立了对称性对连续域束缚态及其向准束缚态演化的影响机制。
该跨学科研究将机构设计、超材料构建、对称性与电磁性能调控结合，提出了具有可调对称性的新型可重构超材料，不仅拓展了单一结构内可调对称群的范围，更为电磁学等多种物理性能的多功能设计开辟了新路径。