能量收集是一種環保技術，它超越了太陽能和風能，利用日常生活中未使用或廢棄的能源（包括經過的汽車引擎或火車產生的振動）來發電。最近有趣的研究旨在使用可重新配置的新型超表面來提高能量收集的效率，類似於樂高積木的組裝。

一個合作研究團隊開發了一種多功能彈性超表面，可以透過連接和拆卸組件來自由配置以用於實際應用。這項研究出現在先進科學。

超材料是人工設計的結構，利用波長之間的關係來操縱光、振動和聲音等波能。利用這種能力能量收集允許在壓電元件中聚集彈性波，從而提高發電效率。然而，構成超材料的樑的理論分析的局限性將其操作限制在單一頻率，並將其實用性限制在特定目的，這對其在實際結構中的實際應用提出了挑戰。

研究小組透過採用 Timoshenko-Ehrenfest 梁理論而不是傳統的歐拉-伯努利梁理論克服了這些限制。前者的差異在於它考慮了彈性的基本特徵，包括樑的剪切變形和轉動慣量效應。這項研究標誌著該理論首次應用於彈性超材料研究。

研究人員利用 Timoshenko-Ehrenfest 梁理論成功地解釋和建模了用於彈性波相位調製的彈性超材料。此外，他們還製造了一種新型的基於 Timoshenko-Ehrenfest 樑的可重建彈性超表面 (TREM)，能夠連接和拆卸多個結構。TREM可以根據其應用來重建其表面，從而能夠在較寬的頻率範圍內控制各種波浪現象，例如反常波折射、波聚焦、自加速波傳播和全波反射。

值得注意的是，團隊的 TREM 在收穫彈性方面表現出了出色的效果波浪能，將壓電元件的電力輸出功率提高八倍。這凸顯了其作為壓電能量收集系統的價值。

浦項科技大學（POSTECH）機械工程系、化學工程系和電機工程系的 Junsuk Rho 教授以及機械工程系的博士生/碩士生 Geon Lee 與浦項科技大學的 Miso Kim 教授一起成均館大學(SKKU ) 的先進材料科學與工程學院合作進行此計畫。

Rho 教授表示：「我相信，我們新開發的超表面設計用於多功能和寬頻率範圍，將在能量收集方面發揮無價的價值，尤其是在環境能源的環保利用方面。這項技術及其應用在結構健康監測、無線感測和物聯網領域，具有在不同領域做出重大貢獻的巨大潛力。