2023年12月17日，Advanced Materials在線發表了董蜀湘教授研究團隊及其合作者的最新研究成果：“A high-Q Electric-Mechano-Magnetic Coupled Resonator for ELF/SLF Cross-Medium Magnetic Communication”。針對極低頻/超低頻電磁波通信極低輻射效率的困惑，文章提出了一種壓電陶瓷/鐵磁材料異質結構電-機-磁（EMM）耦合新理論方法，大大增強了低頻輻射效率，并啟發了低頻機械天線的設計靈感，為今后跨海水、地下等惡劣環境下的通信保障提供了新的方案。論文第一作者為常江磊博士，董蜀湘教授為論文通訊作者。課題組彭巍、慈鵬弘、鄭心怡和王賓博士，浙江大學張春利教授、何狀狀博士和華東師范大學許書鵬博士為合作者。

極低頻/超低頻（ELF/SLF）電磁波能夠在惡劣的跨介質信道中傳播，但是傳統的電磁天線尺寸大（>10公里），功耗非常高。為解決這一問題，本文提出了一種厘米級尺寸的壓電陶瓷/鐵磁材料異質結構電-機-磁（EMM）耦合諧振子，用于ELF/SLF跨介質磁通信。該諧振子的品質因子Q（約240）比之前報道的機械天線和環形線圈天線高出一到五個數量級。與傳統ELF/SLF頻段環形線圈天線相比，該諧振器的輻射效率提高了5000多倍，并且，其磁場輻射能力也比壓電諧振式機械天線提高了200%。此外，本文提出了一種ASK+PSK調制方法，將諧振器的弛豫時間減少了80%，可以大大提高通信速率。最后，搭建了跨介質水下磁通信系統，實現了跨海水介質磁通信，表明了其作為便攜、高效的ELF/SLF通信天線的潛力。

該研究得到國家重點研發計劃項目支持。

原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202309159

（來源 高等研究院）