日本東北大學開發了一種由鋁製成的隔熱超材料(Metamaterial)，並進一步製作了可傳輸5G/6G通訊頻段之無線電波的透明隔熱窗。在高溫環境下，陽光的能量穿透窗戶，促使室內或車內的溫度升高。太陽光在波長800～1400 nm近紅外線區域具有大量的能量，因此透過使用選擇性地反射近紅外線區域波長的隔熱窗，可以防止車輛內部的溫度升高。然而現有使用金屬薄膜或透明導電膜的隔熱窗仍有近紅外線反射率較低，或是會反射、阻擋5G/6G通訊無線電波等問題。此外，使用金屬微粒子的隔熱窗雖然能夠選擇性地反射近紅外線，但最大反射率維持在50％左右，仍有提高反射率特性之必要。
在此次研究中，東北大學開發了一項由奈米週期結構組成之鋁製隔熱超材料。透過顯微鏡可知，在石英玻璃基板上由鋁形成的十字形超材料單元結構以週期460 nm形成二次元週期狀，在3.3 x 4.0 cm內均一地形成超材料構造。新材料在近紅外線波長(約1.1 μm，頻率約273 THz)之下，反射率超過80%，最大反射率為86.1%，且東北大學指出，此項成果達到了現有研究文獻中隔熱材料的最高數值。此外，東北大學利用兆赫時域光譜進行兆赫波領域的透射率特性測量後，發現在可望應用於6G通訊0.2～0.3 THz左右的頻率下，獲得了約80%的透過率，且與基於有限元素法的電磁場數值計算結果大致吻合。此外，即使在5G通訊使用的28 GHz頻段，透過率也在80%左右。
另一方面，製作出的隔熱超材料在可見光波長範圍內具有高達77.2%的透過率，即使傾斜60°的狀況下，仍可獲得約50%以上的透過率。由此可知，隔熱超材料背後的風景能以大範圍的傾斜角度進行拍攝，因此將能適用於透明隔熱窗用途。新開發的隔熱超材料採用了半導體微細加工技術進行製造，超材料的形狀或尺寸可予以調整，將能因應需求調整反射峰值波長。今後東北大學計畫利用奈米壓印(Nanoimprint)等技術，實現低價格之大面積隔熱超材料的製造，可望應用於建築材料、汽車隔熱窗等領域。
資料來源：https://www.tohoku.ac.jp/japanese/newimg/pressimg/tohokuuniv_press1016_02web_5g6g.pdf