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美国科学家发明隐身斗篷超薄材料

发布时间:2019-10-12 23:45:57

据国外媒体报道,美国德克萨斯州大学的科学家发明了一种超薄材料,能够让物体对微波隐形。这种新材料的问世让研制隐身斗篷的梦想进一步照进现实。一直以来,科学家在研制隐身斗篷时使用非常笨重的超材料。对于致力于复制哈利-波特型神奇织物的人来说,这是一个明显缺陷。

现在,美国科学家研制出一种只有几微米厚的斗篷,可以让三维物体在它们的自然环境下对微波隐形,不管观察者处在哪一个方向和哪一个位置。研究过程中,他们采用了一种新型超薄层,名为“超屏”(metascreen)。超屏斗篷通过将铜带附在柔软的聚碳酸酯薄膜上制成,能够让一根18厘米的圆柱对微波隐形,隐形效果在微波频率处在3.6GHz以及相对适中的带宽时最佳。根据研究人员的预测,形状怪异以及不规则的物体也可以采取相同的方式隐形。

当声波、光波、X射线或者微波等波束从物体表面反弹时,物体便被探测到。我们之所以能够看到物体是因为从其表面反射的光线进入我们的眼睛,眼睛能够处理这种信息。此前进行的隐身斗篷研究使用超材料让物体周围的波束发生弯曲。德州大学科学家采用的方法被他们称之为“覆盖隐形”,利用超薄金属超屏抵消从被“斗篷”遮住的物体表面散射的波束。

研究论文合著者安德里亚-阿鲁教授表示:“斗篷的散射场与物体表面散射的波束相互抵消,整体效果透明不可见,无论观察者从哪个角度观察。覆盖隐形与现有技术相比拥有的优势包括一致性、易于制造以及改进的带宽。我们的研究发现你无需使用笨重的超材料抵消来自物体的散射,一个外形与物体一致的简单网格式表面可能是一种有效的做法,在很多方面甚至优于笨重的超材料。”

2012年,同一组研究人员首次成功让一个三维物体隐形。根据他们刊登在《新物理学杂志》上的研究论文,他们采用一种名为“等离子体光子隐形”的方式,利用笨重的材料抵消波束的散射。研究人员当前面临的挑战是如何利用覆盖隐形技术让物体在可见光条件下隐形。阿鲁表示:“理论上说,这项技术能够让物体在可见光条件下隐形。超屏在可见光频率下的效用超过超材料。这项技术让我们朝着研制实用隐形斗篷更进一步。利用这种方法隐形的物体的尺寸可随着操作波长按比例放大,在各种光学频率下,我们都能有效阻止微米级的物体散射波束。根据我们的设想,覆盖斗篷拥有其他一系列令人兴奋的应用,例如研制光学纳米标签和纳米开关以及非侵入式传感装置,让生物医学和光学仪器成为受益者。”

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