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为解决现有低发射率(Low-e)材料因依赖金属成分而严重衰减长波信号（如无线通信、微波）的问题，研究人员开展了一项关于全电介质长波透明低发射率材料(LLM)的研究。他们基于NaCl微米颗粒的米氏散射原理，成功制备出兼具高红外反射（MIR反射率达92.2%）和超高长波透射（从太赫兹到千赫兹，透射率>80%）的材料。该材料在实现比商用白漆节能41.1%的卓越隔热性能同时，解锁了无线通信、能量传输、无创安检与RFID识别等协同功能，为碳中和与智慧城市发展提供了创新的光子学解决方案。
想象一下，你正身处一栋安装了最新节能玻璃的现代化建筑里，室内温度舒适宜人，这得益于窗户上那层薄薄的“低发射率(Low-emissivity, Low-e)”涂层，它能将大部分试图溜走的热量反射回来。但当你拿起手机，可能发现信号格不满，甚至无法流畅地进行视频通话。这不是网络服务商的错，问题恰恰出在那些帮你省电的“功臣”身上。传统的Low-e材料，无论是金属箔、导电氧化物还是银纳米线，其高效的隔热能力都根植于其金属成分对红外线的强反射。然而，这种金属特性就像一把双刃剑，根据其固有的Drude色散规律，它在高效反射红外热辐射的同时，也会无情地屏蔽掉波长更长的电磁波——从用于无线局域网(WLAN)和5G的微波，到用于射频识别(RFID)和GPS的无线电波，乃至用于安全筛查的太赫兹波。这就造成了节能与信息时代基本需求之间难以调和的矛盾：节能建筑成了“信号黑洞”，冷链物流中的金属保温包装则让内部物品的无线追踪和无损安检变得几乎不可能。世界正致力于碳中和与智慧城市建设，我们能否创造一种材料，既能像“隔热盾”一样锁住能量，又能像“透明墙”一样让信息与能量自由穿行？
近期发表在《SCIENCE ADVANCES》上的一项研究，给出了一个激动人心的肯定答案。一个研究团队成功研发了一种名为“长波透明低发射率材料(Longwave-transparent Low-e Material, LLM)”的新型光子材料，它巧妙地打破了上述瓶颈。这项研究的核心在于摒弃了传统思路中的金属，转而采用了一种全电介质的创新设计。研究人员从海水淡化产生的废盐水中获取原料，制备了氯化钠(NaCl)微米颗粒。这些颗粒的尺寸经过精心设计，使其能够通过米氏散射(Mie scattering)高效地反射中红外光（人体和物体热辐射的主要波段），从而实现低发射率。关键在于，NaCl晶体在从可见光到中红外的宽谱段内吸收几乎可以忽略，而其对于波长更长的微波、无线电波来说，这些微米颗粒的尺寸远小于波长，材料整体表现为均匀、低损耗的电介质，因此信号可以轻松穿透。
为了验证LLM的卓越性能，团队开展了一系列严谨的实验。首先，在光学与电学特性上，制备出的LLM薄膜展现出平均85.2%的中红外反射率和96.6%的太阳光反射率。更令人印象深刻的是，在从100千赫到1.6太赫兹、跨越九个数量级的超宽带长波频谱测量中，LLM的平均透射率超过80%，而作为对比的铝箔透射率还不到1%。
隔热性能测试结果同样出色。在模拟寒冷环境下建筑房间的48小时热损失测试中，LLM薄膜比商用白漆节省了41.1%的加热能耗，比商用Low-e隔热膜也节省了10.2%。在模拟冷链物流的热增益测试中，放置在LLM保温箱内的冰块，其质量保留率比商用顶级Low-e材料高出52.3%。此外，LLM还能显著抑制环境温度波动，提升空间温度稳定性。
研究最引人注目的部分在于LLM赋能的全新应用场景演示。在无线通信演示中，当一块覆盖LLM的模拟墙壁置于26吉赫毫米波（模拟5G）发射器与接收器之间时，高清视频流可以无中断传输，其星座图(Constellation Diagram)性能与无障碍的空气环境相当；而商用Low-e隔热墙贴则完全阻断了信号。
在微波加热与能量传输方面，用LLM制成的碗在微波炉中不仅能正常加热食物（且效率略高于纸碗），其自身还因微波吸收率低而保持相对低温，并能提供更好的保温效果。在冷链物流的无线追踪与安全筛查演示中，LLM保温袋在有效隔热（内部温度比商用袋低约2°C）的同时，完全不影响920兆赫RFID标签的读取距离。而无损太赫兹成像结果显示，LLM袋内的金属玩具枪、可乐罐等物品轮廓清晰可见，而铝箔袋内的物品则完全无法被检测。
