簡介
2013年11月1日,
新華社報導了浙江大學研製出了六邊形柱狀“隱身衣”:
浙大國際電磁科學院的陳紅勝教授課題組用普通玻璃,製造出了隱身器具,可以讓金魚、鉛筆瞬間隱形。這一研究成果讓很多人都很興奮。浙大的隱形衣到底是怎么樣的?陳紅勝在美國。他指導的博士生鄭斌為我們演示了“
隱身術”。
實驗情況
鄭斌手裡拿著一個正六邊形的玻璃器具,邊長5厘米,厚也是5厘米,正六邊體的中心是一個孔洞,這就是可以讓生物隱身的六邊形隱身器。他將六邊形隱身器放進裝滿水的透明魚缸里。魚缸的一側,是用A4紙列印的浙大求是鷹的標誌。從魚缸的一側,透過六邊形隱身器,可以看到完整的求是鷹圖案。
鄭斌用一支鉛筆穿過六邊形隱身器中心的孔洞,神奇的事情發生了,鉛筆插進六邊形隱身器孔洞的那段消失不見了。透過玻璃器具,我們還是可以看到魚缸一側的完整的浙大求是鷹圖,就像沒有插進鉛筆時一樣。這就是說,鉛筆沒有把求是鷹遮住,鉛筆隱形了。
接下來輪到金魚。鄭斌把小金魚放進了孔洞裡,還是可以看到完整的求是鷹。過了一會,小金魚伸出了頭,我們看不見它的身子。慢慢的,金魚遊了出來,這時我們才看到了整條魚。
顯性原因
隱身是個很複雜的事,想了解“隱身”的原理,要先明白物體為什麼會“顯形”。
陳紅勝說,光是一種電磁波,碰到物體後會被反射回來。當可見光照射到物體上時,會在物體表面發生反射、散射,散射出來的光能被人眼接收到了,人就看到了哪裡存在物體,長什麼樣子,這就是“顯形”了。有的光肉眼可以看到,有的光比如
紅外線,肉眼看不到,要特殊儀器才能看到。
而電磁波種類就更多了,有微波、短波、長波等,在雷達等領域有廣泛運用,也有被反射的特性。大家可以將可見光,不可見光、微波、短波、長波理解成電磁波家族的親兄弟。
肉眼通過光看東西,而雷達是通過電磁波“看”東西的。它向天空中發射電磁波,當雷達發射電磁波的區域內有飛機時,飛機也會反射電磁波,雷達收到反射的電磁波,也就“看到了”飛機。但雷達發射的電磁波人眼看不到。
我們常常聽到的隱形飛機、軍艦等,表面有特製的塗層,它們吸收了雷達發射的電磁波,或者只反射了一點點,這樣雷達收不到反射的電磁波,就發現不了這些飛機和軍艦了。
但因為隱形飛機和軍艦隻吸收了人眼不可見的雷達波,不能吸收人眼可見的可見光,所以人是可以看到這些飛機和軍艦的,只是實在離得太遠了,沒法看到。
工作原理
而浙大陳紅勝團隊的新研製的隱身器,可以讓物體在可見光的範圍內實現隱身,也就是在肉眼情況下隱身。他們用的是一種與隱形飛機不同的技術——六邊形隱身器不吸收可見光,它能讓光線繞過隱身區,就像小溪里的流水,經過一塊石頭時,溪流會繞過石頭後再合攏了繼續向前,就像沒有遇到過石頭一樣。
物體發射回來的光線,不再是走直線了,到了隱身區後繞過繼續直行。人眼還是接收到了隱身區域擋住部分物體的反射光線,因此還是能看到隱身區擋住的地方,讓人誤以為視野內是沒有東西阻擋的。隱身區順利實現隱身。
為了演示隱身器的原理,鄭斌拿來了一支雷射筆,照射透明的六邊形隱身器,可以看到,綠色的雷射束在經過中間孔洞部分時,繞了過去,再變成直線射出去。就像溪流繞過水流中間的石頭,繼續向前一樣。
技術局限
隱形技術是全世界不少科學家都在研究的事。“讓光像溪水一樣繞過了擋路的石頭”這一思路,最早由英國科學家提出。
2006年,英國帝國理工學院教授Pendry等在《科學》雜誌(《Science》)上發表文章,提出了新的隱身衣設計思路,既不反射也不吸收電磁波,使電磁波能夠繞過被隱身的區域,按照原來的方向傳播,從而可以使物體完全隱形。這是隱身衣設計的“殿堂級”理論,奠定了隱身衣研究的理論體系。
這需要科學家通過材料表面折射率的改造,讓光線“轉彎”繞過物體按原方向傳播,將物體隱藏。
Pendry教授也看到了浙大的這一研究進展,他在接受英國《衛報》採訪時表示,這項工作是隱身衣研究領域“一個真正的進步”。
此外,他在接受《自然》新聞採訪時說:“每個人都想擁有一件在可見光頻段下,能夠隱藏現實世界中很大物體的隱身衣,但是要達到這點非常困難。”
浙大陳紅勝的團隊早在2007年就著手研究隱身衣,截至目前,浙大的隱身器還比較初級,六邊形隱身器要在正對六條稜角的角度,看過去才有比較好的隱身效果,另外,隱身器本身並不隱形。
浙大鄭斌說,想製造出穿在身上的真正的隱身衣,還非常困難。要實現在可見光頻段的完美的隱身器件,需要納米級別的加工工藝,而且對材料參數的要求非常苛刻,現有的的技術手段很難實現。或許隨著新材料的發現及製造工藝的提高,將來有可能出現性能更好、更輕便的隱身衣。