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未来“隐形衣”面料

   目下,功能性面料受到消费者热捧,提起这种面料,人们首先想到的往往是吸湿、快干等特性,可能在不久的将来,功能性面料又将添加一个新特性:隐形。

  忽然出现,忽然消失,借助特技这也许不难在电影里实现,但放眼现实,这种事情不免让人匪夷所思。前不久,浙江大学信电系陈红胜教授团队完成的这项“在可见光波段实现大型物体的隐形——电磁波‘隐身衣’机理”的研究成果,发表在权威科学期刊《自然通讯》上。

  控制光路,实现隐身

  该团队研发的“隐身衣”,目前是一个每条边大约5厘米的六边形柱状体,周围都是普通的有机玻璃,核心的“隐身通道”,由特殊光学玻璃构成。

  而这种“隐形衣”,与现实中我们最熟悉的隐形飞机的隐形原理并不一样。郑斌博士告诉记者,它能“控制”光的行走路线——一遇着隐身器,光就自然绕道,那么在这个器件区域内的物体,人们就看不到了。

  传统的隐形飞机通过特殊涂料和机身构造来防止雷达电波的反射,从而达到隐形的目的,而陈红胜团队的成果则大大降低了隐身衣的设计和实现难度,这件隐身衣不但可以不被雷达发现,也能躲过肉眼的搜索。

  郑斌解释道:“要隐身,进入隐身衣的光线必须跑得比外部光线快。”

  在这个课题组的试验中,一只蹲在六边形隐身装置里的小猫,在特定的某个角度,光线可以直接绕过小猫,并回到原来的路径出射,产生小猫“隐身”的效果。为了探究隐身衣对不同生命环境的适应性,课题组还研发了一组适用于水中隐形的装置:金鱼游进这件“隐身衣”,身后的物体仍然一览无余。

  “这意味着隐身器件不仅能够隐藏像猫、鱼这样大的物体、生物,还能和隐身器件一起活动,隐身效果并不会因此受到影响。”陈红胜说。

  陈红胜介绍说,要研究“隐形”,就要先明白物体为什么会“显形”:当电磁波照射到物体上时,会在物体上发生散射。散射的电磁波被人眼等“感应器”接收,就能识别那里存在物体。

  而此次最新进展,就是怎样让物体在肉眼前遁形。课题组提出了一种可见光波段多边形隐身衣的设计方法,通过均匀线性光学变换的方法,设计并简化了隐身衣的各个部分的参数,对于隐身衣从理论走向实用起到了促进作用。

  “人眼对光线的相位和略微延时并不敏感。”陈红胜说,通过对理论体系进一步简化,“隐身器件能够使用更加易得的材料,也不需纳米级工艺雕琢,降低了隐身衣的设计和实现难度。”

  记者了解到,早在2012年,陈红胜课题组用一种自然界存在的双折射晶体研发了一套柱形隐身器件,实现让一根筷子粗细的物体隐形。2013年,课题组对隐身器件的实现方案进行了全面的评估和设计,最终选用在工业上可以大规模制备的一种玻璃作为隐身衣的材料,将隐身衣的“尺寸”扩增到直径分米量级以上,并且可以在任意极化的自然光下隐身。

  目前,该课题已经实现了特定角度下的隐身效果,陈红胜表示,下一步的研发重点将着力提升隐身的性能,如增加隐身角度、减轻装置的重量等。在改善到一定程度后,这一产品将有望在安全、娱乐和监控领域发挥作用。

  外国:量子隐形或已成功?

  实际上,“隐身衣”在世界各地都有着无穷的魅力,吸引着科学家们不断探索,早在2012年,据英国《每日邮报》报道,加拿大一家生物科技公司的负责人首次向媒体承认他们早就研究出来了隐形面料,面料外表可形成折射投影,人躲在后面可与周围景物完全融为一体而不被发现。这项研究得到了美国国防部的支持。目前,隐形面料已经在加拿大和美国的军队中应用,用于制作隐形迷彩衣。

  资料显示,负责研发的是加拿大生物公司Hyperstealth Biotechnology,这种面料被命名为“Quantum Stealth camou?age”(量子隐形伪装材料),通过弯曲光线达到隐形目的。研究人员并未透露是否借助了强电磁干扰光线路径,当光线照射到隐形面料的外表时,会在面料的外层形成折射投影,把周围的环境投影在其表面,从而实现与周围环境的完全融合。这家生物公司的CEO盖伊?克拉默教授声称,他们的材料隐形效果极佳,就像哈利?波特的隐形斗篷一样 ,甚至可以躲过夜视镜的观察。

  不过出于保密原因,该公司拒绝对外提供实际样品,目前只在官网上刊登了数张演示效果的照片。

  由于没有实物,也有人怀疑此事的真实性,对此,项目负责人盖伊教授解释说:“目前外界对隐形面料是否存在仍存质疑的声音,但由于公司和美国以及加拿大的军事部门达成了保密协议,不能对外界展示这种面料。但我可以确定地告诉大家,自从1999年公司成立以来就一直致力于研究新型隐形术,已经取得多项成果。隐形面料也已接受过两支美军部队和两支加拿大反恐部队的测试,可以骗过红外线和热成像技术的侦测。”

  他还强调,这款面料并未使用相机、电池 、灯光或者镜子,所以足够轻便,而且选择的面料是非常普通的纤维织物,成本不高,如果这种隐形面料未来有机会推广,可用领域一定非常广泛。

  多家外国媒体就此事向美国军方求证,至今没有得到回复。

  除了对真实性的怀疑之外,还有一部分人对安全性产生了担忧,如果这种神奇的面料落入犯罪分子手中,是否会对公共安全产生极大危害呢?

  其实人们完全不必对此担忧,科技向来是一把双刃剑,在给人类提供便利的同时也给人类带来了更多的机遇和挑战。

  就浙江大学的研究成果而言,它虽然可以在视觉上达到隐形的效果,但穿上它总会有踪迹可循,比如热成像仪,可以轻松找到“隐形”的生物。

  更重要的是,无论外国传言是否为真,我国相关领域的研究距离应用还有很长一段路要走。陈红胜说,由于隐身衣的研究存在几个主要的技术瓶颈,如材料参数苛刻、不够轻便等,因此目前隐身衣的研究主要还处于试验验证及测试阶段。

  人们通常所理解的隐身衣要求光线能够绕过中间的隐身区域,参数相对“地毯式隐身器件”将会更加苛刻,可见光隐身如要有较好的应用,必须要能够宽频带、全方向、全极化工作,要实现这个最终目标难度非常大。

  尽管如此,陈红胜课题组和合作团队的这项研究可以应用于整个可见光频段,并选用了在工业上可以大规模制备的玻璃来实现,将这类隐身器件的设计及实现的难度大大降低,预计未来这类隐身衣有望加速走入人们的日常生活中。

  

  来源:中国纤检

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