隱形斗篷，由矽納米材料製造而成，利用該特殊材料折射或吸收大部分光線，從而達到隱形的目的。目前這個斗篷基本上能在微波下“隱身”了。隨著今後科學技術的進步，隱身斗篷也會有進一步發展。
隱身衣最關鍵的技術是材料的設計。這種斗篷其實是以數千塊細小的能控制光線“特異材料”片製成，使得斗篷能如水繞過鵝卵石而流般“愚弄”光波繞過一個物件，達到隱身的效果。
基本介紹
- 中文名：隱身斗篷
- 材料：矽納米材料
- 原理：該特殊材料折射或吸收大部分光線
- 關鍵技術：材料的設計
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隱身原理
隱身斗篷（invisibility cloak）能改變光的波長，讓光像流水一樣環繞著流過斗篷而不產生反射折射。目前這個斗篷基本上能在微波下“隱身”了。據說隨著今後科學技術的進步，這東西就能完全的讓我們“視而不見”。
相關研究
加州大學伯克利分校的科學家已經在隱形衣研究方面取得重大進步，哈里·波特的隱身工具可能很快就會變成現實。他們已經設計出兩種新材料，一種利用網狀金屬層，另一種利用很細的銀絲，這兩種材料既不吸收陽光，也不反射陽光，而是使光線沿原路前進。這種隱形衣的工作原理是折射作用，折射作用導致水中的麥稈看起來變彎了。
隱身斗篷
隱身斗篷浙江大學畢業生劉若鵬和美國科學家共同研製出一種可以扭曲微波的隱身斗篷。這種斗篷的運作秘訣就在於它能令微波的路徑變彎。它的設計如果完美，那么穿著的人或它覆蓋的建築物和工業用地都會隱身,造成上視覺上的看不見。
人之所以能看見物體，因其阻擋了光波通過，中科院物理所一名光學研究人員表示，理論上來說，要是能讓光“轉彎”，研製出“隱身衣”是完全有可能的。
浙江大學博士生陳紅勝，曾在美國物理學頂級學術刊物《物理評論快報》發表論文，首次解隱身衣的物理機制。“應該是讓電磁波‘轉彎’，繞著物體走，繞過障礙物，這樣物體就能‘隱身’。”陳紅勝表示。隱身衣的研究在國外非常熱，由於該技術有很好的保密效果，被認為可廣泛套用于軍事，如用在飛機和潛艇上，雷達就很難探測到它們的存在。
關鍵技術
隱身斗篷該項目的第一作者劉若鵬介紹，這種隱身衣最關鍵的技術是材料的設計。這種斗篷其實是以數千塊細小的能控制光線“特異材料”片製成。其原理是將這些“特異材料”片進行特殊排列，使它們令光波“轉彎”。這張50.8cm乘以10cm大、不足2.5cm高、仿如一塊浴墊的斗篷，在罩著物件時能令微波彈離表面射向鏡面。在正常情況下，光一照到物件，光就會彈離物件的表面，照射到肉眼去，從而令物件可見。而光的偏斜能令觀者看透物件後方，因而令物件隱形。這張婉如一塊浴墊的斗篷，在罩著物件時能令微波彈離表面射向鏡面。斗篷能如水繞過鵝卵石而流般“愚弄”光波繞過一個物件。
隱形材料
聯手開發
頂尖科學家聯手 隱身斗篷即將成真
來自美國加州大學伯克利分校、康奈爾大學的科學家們聯手開發的“隱形”材料，即將進入全新的階段。也許在不久的將來，我們就能看到隱身衣、隱身斗篷等超現實產品的出現。根據《麻省理工科技評論》報導，科學家們通過納米級的矽粒子來控制鏡面的折射方向和角度，這樣的鏡子肉眼看上去就只能看到被鏡子折射後的景物，而無法看到鏡子背後的東西。
隱身斗篷
隱身斗篷材料技術
這樣一來，隱身衣就能順利誕生。雖然這種新物料已經能起到隱身效果，但是要大規模量產仍然有很長的路要走。也許再過幾十年我們不僅能QQ、MSN隱身，還能逛街吃飯隱身了（a sea:小心被車撞飛）。
美國科學家宣布他們把使人隱身的材料技術又向前推進了一步。
加州大學伯克利分校的研究人員開發出了一種可以彎曲三維物體周邊光線的材質，它能使物體“消失”。這種材料不是天然存在的，而是以納米量級（十億分之一米）研發而成。該研究團隊說，這項原理未來有望運用到更大尺寸的隱身斗篷上，使之足以隱藏一個活人。
隱身行動
這項由科學家Xiang Zhang主持的發現，已發表在《自然科學》雜誌上。材料的曲光效應依靠逆轉折射的原理，這與水中的吸管看起來是彎曲的道理一致。此前的努力採用的微波——其波長遠比人類肉眼能見的長——展示了這種負折射效應。但這種新材料對圍繞在通訊產業產品四周的波長更起作用——更加接近光譜上可見光的位置。
兩組獨立的但都由Zhang率領的研究團隊致力於製作所謂的“元材料”（metamaterials）製品——即擁有比可見光波長更短特性的人造結構，這賦予它們非同尋常的屬性。
一種方法是使用納米尺寸的置於網眼結構中的銀鎂氟化物柵格，而另一種則採用銀制納米線。
據研究者稱，光既沒有被這種材料吸收也未被其折射，僅僅如“激水繞石”那樣淌過。結果，只有那些從該材料背後傳來的光能被看見。
斗篷與影子
“這是前進中巨大的一步，一個顯著的成就，”薩里大學先進技術研究所的Ortwin Hess 教授如是說，“這是在可見光譜里對正確材料和正確結構方式第一次所作的審慎的挑選。”他還聲稱，該材料將有望立刻被更廣泛地運用於通訊業中的一些裝置。而且，它可被用來製造性能更為優越的顯微鏡，使人們可以看見比當下顯微鏡允許人們看見的遠為微小的圖像。
隱身斗篷
隱身斗篷“為了獲得哈利·波特效應，你只需找到那些對可見光波長不奏效的正確材料，”Hess教授說，“而看到我們居然因此走上了光明的探索發現之路，真是徹徹底底令人驚喜。”精緻的材料結構賦予了它曲光的能力。
實驗成果
認可
2007年12月，美國馬里蘭大學的克拉克工程學院（Maryland's A. JamesClark School of Engineering）的一個研究小組宣布他們研製出世界首件“隱身斗篷”，雖然目前這項成果仍只在實驗室階段，但是它的成功已經得到相關學界的廣泛認可。
技術
這個研究小組是由克拉克工程學院的克里斯托弗·戴維斯教授（Professor Christopher Davis）和俄羅斯科學家斯莫里亞尼諾夫（Professor Smolyaninov）領隊的，其核心技術是在納米尺度中對等離子光波的利用。在所有可見光光譜中，“隱身斗篷”都能讓自己“隱身”。
模式
讓光線走開的隱身之道
“隱身”具有兩種模式，一種是讓物體本身非物質化，另一種，就只是讓別人看不見而已，但物質的實體其實仍然占據在空間裡。馬里蘭研究小組的“隱身”思路正是後者。
“看見”是一個光線折射的過程。當我們“看見”了一個物體，光線也走完了到達物體-折射返回的路程。而怎樣才能讓別人眼前的物體變得“看不見”，這需要改變光線的傳播方向，讓它不能正常地返回別人的視界範圍，這樣別人就“看不見”這個物體了。
隱身斗篷
隱身斗篷“隱身斗篷”可以讓到達它表面的光線彎曲，最終繞道而行。在人們的印象中，光線都是勻速直線傳播的，但事實上只有在理想狀態下才會這樣。光線的傳播路線依據它經過的介質而定，不同介質的折射率會使光線的走向發生不同的改變。“隱身斗篷”所用的是一種合成的材料——把具有兩種不同折射率的介質有機結合在一起，迫使光線持續地改變方向，直到形成一種研究者們想看到的走向。
材料
斯莫里亞尼諾夫帶領的研究小組使用了一種頗為昂貴的材料——黃金，來做“隱身斗篷”的裡層。薄而均勻的黃金薄膜可以使光線的速度緩慢下來，變得更好控制；而在這一層黃金薄膜之上，是一層薄而透明，但是並不均勻分布的丙乙烯塑膠層，這兩種材料經過計算結合在一起，當光線到達，就會在不同區域遇到丙乙烯塑膠或者黃金，然後不斷改變它的光線折射率，最後不得不從“隱身斗篷”的兩側繞行，最後經過“斗篷”覆蓋的區域，揚長而去。“這就像當水流遇到礁石，無法穿越，最後只能從兩邊流去。當人們順著水流看去，那塊礁石就是隱形的”，斯莫里亞尼諾夫教授對著他們研究小組公布的特殊設備拍攝的“隱身斗篷”和它周圍的光譜變化的圖片時，用了這樣的類比來說明“隱身斗篷”如何在光線中發揮作用。
原理
真實但不實用的“隱身斗篷”
讓光線走開，以此來實現視覺上的“隱形”，這個原理聽上去並不複雜，其中涉及到的技術卻極其複雜，而且其中的突破更是“革命性”的。利用兩種不同折射率的介質來改變光線的走向，這不難，難的是如何控制光線的走向，使得光線剛剛好避開可以折射返回的區域，避開我們的視線範圍。
斯莫里亞尼諾夫教授領導的研究小組所用到的核心技術是對等離子光波的控制。這是一種納米尺度內的光波，對這種光波的測算都是進行在納米數級之中，光線在黃金和丙乙烯塑膠合成的材料上發生的折射率的改變，也就是等離子光波的每一次波動都要經過仔細觀察和計算，以這些數據設計出來的合成介質，才能讓光線在“隱身斗篷”面前打著旋，繞道而去。
尺度
“所以這件‘隱身斗篷’還只是一個納米尺度下的斗篷，並且只適用於二維空間。”斯莫里亞尼諾夫教授說。史上第一件“隱身斗篷”只有10微米大小。10微米是多大呢？一個成年人的頭髮的直徑大約是50-100微米，“隱身斗篷”只有頭髮絲的1/5 或1/10 ；而且它目前只能適用於二維的可視空間，將它的適用範圍從二維進化到三維，“這對我們來說，還很困難，需要很多技術上的限制有待突破。”據研究小組公布的研究報告來看，在一個二維的尺度上改變等離子光波的運動方向需要控制介質的電子常數，但是在一個三維的空間裡，則要同時控制住介質的電子常數和磁導率——光線的折射和介質的電磁場之間具有非常複雜的轉化關係，這種控制，是很難在短時間內達到的。
“隱身衣”
隱身斗篷來自美國加州大學伯克利分校的研究人員，最近朝著“隱身衣”的夢想邁進了一步。
這個由華裔教授張翔領導的研究小組，成功研製出新型的三維材料，能夠使光線通過時發生彎曲，從而神秘“消失”。打個比方，當流水經過一塊石頭時，水流會繞過石頭，然後繼續向前，就像沒有遇到石頭一樣。
超材料的問世
張翔及其同事研製的材料之所以能夠改變光線的傳播方向，歸功於其“負折射”的特性。與之相比，所有的天然材料都具有正折射率。
折射過程可以用這樣一個經典圖示來說明：筷子插入水中的部分看起來似乎向水面方向彎曲。假如水顯示出負折射的特性，筷子被水淹沒的部分看上去則似乎是跳出了水面。如果將筷子換成一條魚，我們也可以看到類似的效果。
既然天然材料無法實現“負折射”，科學家們想到人工研製出一類超材料（metamaterials）。通過對材料的結構進行人為設計，來獲得超出自然界固有的普通性質的超常材料功能。
超材料的理論和實驗發展，直接催生了“隱身衣”研究。2006年初，倫敦帝國理工大學的潘德瑞教授（John Pendry）提出“隱身衣”的可行性構想，超材料能夠讓光線繞過物體，從而使物體隱形。當年年底，潘德瑞和美國杜克大學的舒里希（David Schurig）、史密斯（David Smith）等科學家，共同展示了一種超材料。
這兩年，超材料逐漸成為國際上的一個研究熱點。
不過，科學家們拿出的超材料魔力還十分有限：只在單層的二維材料上取得了成功，而且“負折射”特性只出現在微波範圍。對於波長更短的光，比如人眼適應的可見光，還無能為力。也就是說，這些超材料還無法製造成在那種人眼前消失的“隱身衣”。
可見光的消失
張翔領導的研究小組，則將超材料和“隱身衣”的研究往前推進了一步。
這個研究小組，分別在8月13日出版的《自然》雜誌網路版和8月15日的《科學》雜誌發表論文，報告了兩種合成超材料的方法。
在《自然》論文中，研究小組描述了一種三維“漁網”形的超材料。他們將導電的銀和不導電的氟化鎂交替堆疊在一起，並在層與層之間挖出納米（一根頭髮絲的直徑大致相當於10萬個納米）尺寸的漁網圖樣。
伯克利研究人員獲得的三維超材料，左為結構示意圖，右為掃描電子顯微鏡下的圖片。
隱身斗篷
隱身斗篷這樣，在波長最大不超過1500納米，即近紅外線的範圍內，出現了負折射。研究人員解釋說，每對相鄰導電層之間都會形成一個電流環路，交替堆疊則產生一系列環路，這些環路被用來回響入射光線產生的磁場，從而使光線發生偏折。
在《科學》論文中，研究人員則採用了另一種方法。這種超材料由嵌在多孔氧化鋁內的銀納米導線組成，可以使波長不超過660納米的紅光（屬於可見光）到紅外線波段出現負折射現象。
這也是科學家首次在可見光波段實現“負折射”。
張翔對媒體表示：“我們用兩種完全不同的方法，製造出了在比較廣的波長光譜範圍出現負折射的大塊超材料，而且能量損失較小，朝著超材料的實際套用邁進了一步。”
“隱身衣”究竟還有多遠？
那么，我們什麼時候才可以穿上“隱身衣”呢？
要真正實現“隱身”，理論上需要對所有可見光波段實現負折射，而科學家目前還無法做到這一點。
張翔研究組成員、《科學》論文主要作者之一姚傑告訴《財經》記者，儘管這兩種技術獲得了成功，但要真正實現對可見光的隱形，還存在一些技術困難。他所參與的多空氧化鋁中嵌入銀納米線的超材料，除了紅光之外，對於其他波段的光如藍光，則無法起作用，“不同的光的偏折條件是不同的，這也是我們下一步研究工作要面對的一個重要難題。”
當然，光，或者說電磁波的波段極為寬廣，即使在所有可見光波段實現隱形，在人眼面前“消失”，如果在其他波段不能實現隱形，仍然可以通過其他手段探測到。
在所需要的波段實現隱形，只是科學家需要面對的諸多難題之一。
例如，姚傑表示，就目前的技術而言，“還沒有辦法做出面積更大的可見光超材料”。這就是說，目前還無法規模生產超材料，而且也無法隨心所欲地製造成所需要的形狀。伯克利研究人員目前能夠製造出來的“大塊超材料”，最多也就是幾個平方毫米大小。
隱身斗篷
隱身斗篷此外，這種超材料由金屬製成，非常容易破碎。
因此，“隱身衣”究竟何時能夠成為現實，還很難預料。
實際上，推出“隱身衣”並不是科學家研究超材料的主要目的。在納米成像、半導體工業等領域，超材料更可能發揮更為直接的作用。例如，利用超材料有望製造出更小更精密的半導體元器件，同時降低製作成本。
對於超材料研究最感興趣的，或許是軍方。和日常生活相比，軍方對隱形技術的需求更為迫切。
據了解，伯克利科學家的研究就不僅獲得美國國家科學基金會的資助，還拿到了美國軍方的課題經費。
隱身斗篷新成果
近日，加拿大一家軍事科技公司研發出一種可讓士兵徹底隱身的戰術斗篷，該斗篷不需要相機、電池或者鏡片，通過量子技術使士兵周圍的光線發生彎曲，讓所覆蓋處完全顯示周圍環境紋理，進而讓士兵“從地球上消失”，並能躲避熱能與紅外鏡的探測。不過，由於涉及軍事機密，您所看到的圖片是經過PS處理的，實際效果如何已得到美加軍方的肯定，或將裝備到先鋒部隊身上。
