可以应用于吸波器的金属材料包括纯金属和金属化合物。Lei Zhao等人结合谐振器共面方法和近场耦合思想提高了高阶电子六极模的吸收率，实现了六频点吸波，其单元结构和吸收率图像如图3所示。实验人员将顶层的银分别换成金、铝和铜后，发现高阶电子六极模的吸收率仍有显著提高 [ 12 ] 。

图3. (a) 我们设计的由两个不同大小的外方内圆谐振器A和B组成的超材料完美吸波器示意图；(b) 相应的光谱吸收率 [ 12 ]

Li等制造出了一种将锑化铟(InSb)半导体嵌入到亚波长金属孔阵列的超材料滤波器 [ 13 ] 。Luo等基于Zhao等的实验 [ 14 ] 设计了一种基于钛酸锶(SrTiO₃)的热可调双频段太赫兹吸波器 [ 15 ] ，之后又对现有结构进行了改进，将嵌套的闭合方环谐振器的外环削去四角，实现了三频段吸波 [ 16 ] 。此外，还有VO₂ (二氧化钒)、砷化镓(GaAs) [ 17 ] 、氮化铌(NbN) [ 18 ] 等也可用于吸波器的设计中，篇幅原因在此不做赘述。

Zhao等早在2009年就试验将钇铁石榴石(YIG)铁氧体和铜线组成周期阵列结构，沿着铁氧体棒的长轴方向外加磁场，证实了这种铁氧体基超材料可以通过铁磁共振在共振频率附近产生两个负磁导率区域 [ 19 ] ，同时由金属线阵列提供负介电常数，产生两个左手通带，其示意图和电磁特性如图4所示。

图4. (a) YIG铁氧体棒与金属线构成的可调左手超材料示意图；(b) 该结构在不同外加磁场下的S参数谱 [ 19 ]

Huang等尝试将铁氧体作为基板或覆板整合到传统的无源超材料吸波器上 [ 20 ] ，通过比较实验发现：两种吸波器都有一个明显的吸收峰，且可通过改变外加磁场的强度实现吸收峰的调谐。Li等对金属-电介质-金属结构的传统吸波器进行改进，设计了一种金属-铁氧体-金属结构的超材料吸波器 [ 21 ] ，结果证实了铁氧体的引入可以使该结构在一定的频带范围内具有可调的吸收峰。之后，该课题组也设计了一种由铁氧体棒阵列和金属板组成的磁可调超材料完美吸波器结构 [ 22 ] ，更加证实了铁氧体基超材料吸波器结构的可行性。

金属材料力学性能和耐疲劳性差，且易腐蚀；而铁氧体材料虽然具有磁性和优于金属的阻抗匹配性能，但机械性能大，填充量较大，不满足特定环境下对吸波器轻、薄的要求；于是碳材料因其低密度、高导电率、高柔性以及良好的化学稳定性和阻抗匹配性等诸多优点脱颖而出，其中石墨烯尤为突出，其表面电导率可以通过外置电压、化学掺杂、温度控制等方法进行动态的调节，从而实现吸波频率的动态调节。

2012年，J.S.Bunch团队首次利用石墨烯作为谐振材料进行试验 [ 23 ] ，发现了石墨烯在谐振器件方面的应用潜力；基于这一发现，塞尔维亚贝尔格莱德大学的Borislav和Rados Gajic于2013年提出了以石墨烯作为可调谐超材料来代替传统的金属类谐振结构的吸波器 [ 10 ] 。此后，基于石墨烯的纳米圆盘结构 [ 24 ] 、微带结构 [ 25 ] 、网鱼结构 [ 26 ] 以及石墨烯线和黄金开口线的组合结构 [ 27 ] 等都被证实了可以实现太赫兹波的完美吸收，张银等人用十字形金属谐振器和双层石墨烯正交带状线结合也实现了与偏振无关的可调谐太赫兹吸波体 [ 27 ] ，但这些吸波器在固定的石墨烯费米能级下，工作带宽窄，不利于实际应用。顾钰、王民等人进行了技术改进，他们利用单层石墨烯结合十字形亚波长金属结构，通过控制加载在石墨烯上的偏置电压改变石墨烯的化学势，实现了在太赫兹波段的宽带动态可调吸收 [ 28 ] 。其示意图和吸收曲线分别如图5、图6所示。仿真结果显示，吸波器的平均吸收带宽高达1.3 THz，其中2.14 THz至3.53 THz到3.15 THz至4.24 THz之间可实现吸波率90%以上的连续动态调节。

图5. 基于石墨烯结合金属亚波长结构的吸波器结构示意图 [ 28 ]

图6. 表面金属亚波长结构厚度为15 nm和25 nm时石墨烯处于不同化学势下吸波器的吸收曲线 [ 28 ]

本节新型材料主要介绍变容二极管、液晶和水超材料三种。变容二极管是一种利用PN结电容(势垒电容)与其反向偏置电压的依赖关系及原理制成的半导体器件 [ 29 ] 。早在2013年，J. Zhao等人就用变容二极管设计了一种可调超材料吸波体 [ 30 ] ；2015年，Zhu等又验证了将变容二极管放置在开口谐振环开口处成为电可调超材料的猜想 [ 31 ] ，将二极管引入到超材料的设计中，实现了超材料电可调的超常特性，为吸波器在微波电路中实际应用提供了指引。

液晶是介于液态与结晶态之间的一种物质状态，兼有液体和晶体的流动性、各向异性等特性。早在2007年，Zhao等人就将向列液晶(NLC)引入到电可调超材料的设计中，发现把开口谐振环(SRR)阵列浸入到NLC中后，随着电场强度的增加，NLC排列趋于有序，其负磁导率频域向低频移动 [ 32 ] ，证明了NLC用于电磁领域的可行性。此后，Hokmabadi等研究了基于各向异性液晶，使用互补开口谐振环(CSRR)作为结构单元的可调太赫兹超材料吸波器。Isic等提出了一种基于NLC的电可调太赫兹超材料吸波器 [ 33 ] ，结构示意图如图7所示，也验证了该吸波器极化不敏感的特性。

图7. (a) 可调吸波器的横截面视图；(b) 六角形单元格及6个最邻近的具有可扩展特征的结构鸟瞰图 [ 33 ]

水作为自然界中最容易获得的材料之一，具有成本低，环境污染小，易于获取等优点，流动性和高介电常数使得它支持多个散射共振，是最理想的可调谐全电介质超材料 [ 34 ] [ 35 ] 。2015年，Yoo等人首次提出了一种使用周期性水滴的超材料吸收体，开创了水超材料研究的先河 [ 36 ] 。Pang等人提出了一种基于水基底的热可调谐宽带超材料吸收体 [ 37 ] ，最近，研究发现利用“棒状”水谐振器的水基超曲面可以通过旋转超曲面来实现微波的有效切换 [ 38 ] ，水立方也被用于宽带微波吸收器的研究 [ 39 ] 。Xie等人设计了一种亚波长水超材料吸收器，由铜基底、树脂和水组成，能够在微波频率下实现超宽带广角完美吸收，且对温度的依赖性很弱，其结构示意图和吸收率分别如图8、图9所示 [ 40 ] 。

图8. (a) 水超材料吸收体的示意图；(b) 单元电池的逐层视图；(c) 水层的切割平面图 [ 40 ]

图9. 倾斜入射波的水超材料吸收体的吸收光谱，入射角为0˚至75˚ (a) TM模式和(b) TE模式 [ 40 ]