隱形衣,是由一種元材料(metamaterials)制成的,這種材料是金屬和像陶瓷、特氟綸以及光纖合成材料一樣的線路板材料的混和物,在最理想的狀況下,隱形衣和被其隱藏的物體都是看不見的。觀察者可以看見周圍的事物,但卻看不到被隱形衣遮蓋的物體。雖然有多國科學家參與這項研究,目前達到效果只能使得不被微波發現,真正實現發明讓人肉眼不可見的隱形衣還需進一步研究。研究人員說,“隱形衣”可不是供人們獵奇和消遣,軍方有可能成為這項技術的第一個受益者。
中文名隱形衣
英文名The cloak
材料線路板材料的混和物
作用掩蔽下不被微波發現
應用領域軍事領域等場合
概述隱形衣隱形衣以前只是在幻想小說里才能出現,如今科學家正在進行大膽嘗試,研制真正的隱形衣,當然,這種隱形衣還不能讓詹姆斯·T·柯克船長的羅穆蘭太空船隱藏起來,也不能讓哈利·波特遁形,但這是一個意義重大的開始,而且為更加先進的設計鋪平了道路。在第一次進行的成功試驗中,來自美國和英國的研究人員把一根銅柱隱藏了起來。
隱形衣跟隱形技術不一樣,隱形技術不會讓一架飛機看不見,只是減少在雷達上可見的橫截面,使飛機很難被跟蹤。而隱形衣是一種改進了的技術,可以將人和物體隱藏起來,讓可見光對其無能為力。
研究隱形衣美英科學家首次實驗
研究人員說,隱形衣試驗中的現象就像是海市蜃樓一樣,在海市蜃樓中,熱量引起光線彎曲,隱去了天空中出現的影像后面延伸的道路。迪克大學電子與計算機工程系的副研究員、隱形衣的設計者大衛·舍里格說:“我們已經制成了一個人造海市蜃樓,可以隱藏一些東西,讓觀察者從任何地方都看不見。”
在首次嘗試中,研究人員設計了一個外衣能夠阻止探測到物體的微波。像光線和雷達波一樣,微波遇到物體時通常會反射回來,所以儀器就會發現這種物體,形成一個可以探測到的影子。而隱形外衣使用的是一種特殊的材料,可以讓雷達波或者光線或者其它的波繞過物體而不會反彈回來,就像是小河中的水流能夠繞過一塊平滑的巖石繼續向前流去而不會反彈回來一樣。
人們甚至可以想像這種材料能夠隱藏聲音,不會產生震動。密歇根大學電子工程與計算機科學系的研究人員利奇內斯特并沒有參與這一研究,不過他說,這一研究向民用和軍用功能材料的研制邁出了第一步。
留美中國學生的發明
“隱身衣”科研項目是由美國杜克大學和中國東南大學等科研單位合作完成。劉若鵬2006年從浙大畢業后,他獲美國杜克大學研究院全額獎學金,在電子工程系(ECE)攻讀博士學位。劉若鵬主導新研制出的隱形材料可以引導微波“轉向”,避開儀器探測,從而防止物體被發現。與光和雷達波一樣,微波探測到物體的原理是物體阻擋了微波通過的途徑,使其產生陰影,從而“顯形”。而這種敷在物體表面的隱形材料,能引導微波“繞著走”。
“隱形衣”外形如同一條黃色的浴巾,由數以千計的類似人造玻璃纖維的“超材料”組成,這些材料可以“抓住”微波并改變其方向。對于劉若鵬團隊的研究成果,在同一領域進行研究的英國倫敦大學帝國學院理論物理學家彭德里爵士高度評價,稱該工作具有里程碑的地位,并預期軍方可望在五年內利用這種技術來避免船艦和坦克被雷達的微波探測系統成功發現行蹤。
應用領域研究人員說,“隱形衣”可不是供人們獵奇和消遣,軍方有可能成為這項技術的第一個受益者。無論是艦船、戰斗機,還是坦克,都可以通過隱身技術,讓它們在敵人眼前徹底消失。英國帝國理工學院理論物理學家約翰·佩德里預測,在2010~2015年這5年內,軍方會利用這項技術偽裝艦船和坦克,以防止其被敵方發現,“這一天并不遠了,但要取決于人們需求的迫切程度和愿意支付價錢的多少”。“隱形衣”不僅能使物體隱形,其巧妙躲避微波探測的原理同樣也為其他領域的應用帶來了可能。史密斯說,這種原理可以解決手機信號受干擾的問題,讓人們在電梯里也能愉快風雨無阻打電話。
研發成果研發演示2013年10月31日,浙江大學陳紅勝教授研究團隊工作人員演示一件“隱身研發演示。
2013年10月31日,浙江大學陳紅勝教授研究團隊工作人員演示一件“隱身”裝置的效果。當一支鉛筆被放入該裝置中時,鉛筆的中間部位“不見了”,但該部位的背景圖案仍然可見。
研究原理一束光在該裝置內“轉彎”,但穿過裝置后仍按照原來的方向傳播。電磁波(包括光波)照射到物體時,會在物體上發生散射;散射的電磁波被接收后,就表明那里存在物體。如果能讓電磁波“轉彎”,繞著物體走,這樣物體就能“隱身”,陳紅勝團隊所進行的研究正是基于這樣的理念。
該團隊提出了一種可見光波段多邊形“隱身衣”的設計方法,理論上能夠實現在各個方向上的隱身效果。在實驗上,他們研制出一種六邊形柱狀“隱身衣”,其工作頻段可達整個光波段。另外,該團隊還制作出了微波段圓柱體隱身器件等。
發展前景雖然到2013年為止,“隱身衣”的技術還存在一定的局限性,電磁波隱身將是隱身技術真正走入生活領域的一個重大契機。
意義陳紅勝團隊所進行的研究,不僅對“隱身衣”從理論走向實用起到了促進作用,還有效降低了其實現的復雜度。
陳紅勝團隊的成果大大降低了“隱身衣”的設計和實現難度,為“隱身衣”真正進入人們生活提供了重大契機。他們的研究表明,可見光波段的隱身衣研究不會止步于理論,不久的將來,“隱身衣”就有望在安全、娛樂和監控應用領域發揮作用。陳紅勝表示,團隊下一步將著力提升隱身的性能,如增加隱身角度,減輕裝置的重量等。
國外成果據國外媒體報道,科學家張柏樂(Baile Zhang)在本周舉行的一項流行技術大會上揭開他的起源于《哈利·波特》小說的“隱身衣”技術,現今他已經變成街談巷議的話題。他表示,他研制的隱身衣與其說是一項徹底的物理學突破,不如說是一項興趣愛好。
張柏樂博士25日在美國加利福尼亞州長灘舉行的享有盛譽的TED2013會議上展示了他的發明——“肉眼看不見的隱身衣”。盡管他的裝置只是一個盒子,而不是隱身衣,但二者的目的都一樣,都是為了彎曲物體周圍的光線,達到肉眼看不到的目的。[1]張柏樂說,2010年他提出這種想法,并“只是為了好玩”制造了該裝置。他在上傳到YouTube的一段視頻上演示了該裝置,通過這個盒子讓一個卷起的便利貼消失不見了。只要便利貼位于隱身衣后面,人們就無法看到它。這段視頻上的演示與在TED2013上的演示不同。張柏樂稱,他把兩片方解石(一種能夠彎曲光線的碳酸鹽礦物)粘貼在一起制成這個盒子。
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