《哈利波特》中的隱形斗篷

南森蘭迪和隱形裝置

采用超材料的隱形斗篷，能讓微波束發(fā)生彎曲繞過物體，從而實(shí)現(xiàn)隱形目的

據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，美國(guó)杜克大學(xué)于2006年研發(fā)了第一代“隱身衣”，該裝置成果顯著，但并不完美。現(xiàn)在，工程師們將原始設(shè)備完善，開發(fā)了新一代的隱身裝置。

據(jù)報(bào)道，這些新成果對(duì)于光和波的控制和傳輸十分重要。正如傳統(tǒng)電線讓位給光纖一樣，這種新型磁性材料有望變革光和波的傳播方式。該研究涉及到光傳播改良，使轉(zhuǎn)化光學(xué)這一新領(lǐng)域異軍突起。目前，杜克大學(xué)將實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)表在《自然材料》期刊雜志上。杜克團(tuán)隊(duì)在創(chuàng)造磁性材料方面有著豐富的經(jīng)驗(yàn)，其創(chuàng)造的人造物體具有天然物體所缺的性能。

磁性材料的復(fù)合結(jié)構(gòu)專為傳導(dǎo)電磁波而設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)使電磁波繞過物體并從物體的另一面射出，就好像它們穿過了一個(gè)空曠的空間一樣，從而使物體能夠隱藏起來。

杜克實(shí)驗(yàn)室工作的研究生南森-蘭迪說：“在制造第一代隱形裝置的時(shí)候，我們計(jì)算出很多近似值，這是為了制造隱形裝置所需的復(fù)雜磁性材料。”據(jù)介紹，該研究室還有資深研究員大衛(wèi)-R-斯密斯，以及杜克普瑞特工程學(xué)院的電氣工程教授威廉-貝文。

蘭迪說：“我們尤為關(guān)注的就是隱形裝置邊界反射引起的電磁波損失問題。人們可以透過玻璃看見東西，同時(shí)，人們也能看見玻璃本身，這是由于玻璃表面有光的反射。由于該實(shí)驗(yàn)的目的在于論證隱形的一些基本原理，所以我們不擔(dān)心這些反射問題。”

現(xiàn)在，蘭迪已經(jīng)用不同的制作策略來減少反射。最初的隱形裝置由蝕刻在銅片上的平行和交叉的玻璃纖維帶構(gòu)成。蘭迪的隱形裝置利用了類似的逐行設(shè)計(jì)，但是添加了銅帶，從而創(chuàng)造出更加復(fù)雜但性能更佳的材料。隱形裝置上的帶子約兩平方英尺，呈菱形，且中心是空的。

據(jù)科學(xué)家介紹，任何類型的波，到達(dá)隱形裝置的表面，既可被反射也可被吸收，或二者結(jié)合。早期的隱形實(shí)驗(yàn)中，波里的一小部分能量被吸收，但是這并不足以影響整個(gè)裝置的隱形功能。

這種隱形裝置被自然的分成四個(gè)象限。蘭迪解釋道，早期的隱形實(shí)驗(yàn)中，在磁性材料的邊緣和角落可能會(huì)出現(xiàn)反射的現(xiàn)象。蘭迪說：“隱形裝置的每一象限都有一個(gè)盲點(diǎn)，最有可能出現(xiàn)在每一象限的交界處，通過大量的計(jì)算，我們認(rèn)為可以解決這一問題。那就是把每一條帶子移位，使之能與每個(gè)界面的鏡像形成交集。”

蘭迪稱：“我們創(chuàng)造的隱形裝置，能從中間將光波劈成兩束，繞過物體后又以單一的波出現(xiàn)，并能達(dá)到由反射引起的最小能量損失。”

這種方法不只局限在隱形裝置上的應(yīng)用，還可在更多領(lǐng)域發(fā)揮作用。例如，磁性材料能夠“撫平”光纖上的彎曲，使之變得更直。這一應(yīng)用也很重要，因?yàn)槊恳粋€(gè)彎曲都會(huì)減弱光纖上的電磁波。

據(jù)悉，研究人員現(xiàn)已將隱形的基本原理應(yīng)用于最新的三維裝置的研究，這比二維平面裝置更具挑戰(zhàn)性。