改變物體折射率和RAM吸收電磁波讓隱身衣“現形”

　　近期，本報曾報道浙江大學研究團隊，正在從事電磁波“隱身衣”機理及實驗研究，同期，加拿大多倫多大學的專家也在利用電磁場原理致力此類研究。隱身，這個看似不可能的夢想，被很多科學家當成了實實在在的事兒。

　　美國曾計劃實施一項幫助坦克裝甲車輛隱身的“變色龍計劃”。原理是發明出一種新型材料，可以像隱形罩一樣罩住其他物體，從而使其不被發現。

　　隱形衣的關鍵技術在于一種特殊人造材料，該材料能避開光線和物體周圍其他形式的電磁輻射。人之所以能看到物體，是因為物體阻擋了光波通過。如果有一種材料敷在物體表面，能引著被物體阻擋的光波“繞著走”，那么光線就似乎沒有受到任何阻擋;在觀察者看來，物體就似乎變得“不存在”了，也就實現了視覺隱身。

　　目前，“隱身術”大致分為兩類：一種是利用材料的特殊晶格結構改變物體本身的折射率，讓電磁波(可見光、微波與紅外線)“拐彎”;另一種則是利用雷達吸波材料(RAM)吸收電磁波，這種技術主要針對波長較短的微波，還沒有擴及到可見光領域。與基于RAM的隱形戰機、戰艦等不同的是，戰地隱形衣要面對的不是敵方雷達的“電子眼”，而是肉眼的實地觀察，這在某種程度上更貼近隱身的本來意義，在技術層面上更難實現。下面，本文找來了現今最為先進的隱身技術。

　　納米材料讓光偏折

　　美國開發出一種新型材料，可在納米尺度上讓可見光彎曲，假如下一步能在正常尺度上實現這一奇觀，科幻世界中的神奇隱形衣就有望成為現實。

　　據稱，這種新材料在納米尺度上，可以使三維空間內的可見光彎曲，也就是說照射在這種材料上的可見光不能像正常情況下那樣偏折，人眼也就無法“看到” 它。雖然目前美國只是在納米尺度上實現了“隱形”，但從理論上講，同樣的原理在正常尺度下也應該能實現。因此，將來可能會有人用這種材料制成隱形衣。

　　“元材料”技術助隱形

　　“元材料”技術，就是將聚合材料和微小的錫卷或金屬絲混合制成，從而使電磁輻射的路徑彎曲。這種隱形技術，就像在空間開了一個洞，在元材料的引導下，所有的光和電磁波在這個區域都不存在，好像隱形了一樣。

　　當然，開發隱形技術并不像哈利·波特小說里描寫的那樣富有傳奇色彩，科學家還要解決很多科學難題，例如，為了達到完全隱形的效果，通過被隱形的物體最近的光波必須以超過相對論的光速極限的方式偏轉;隱形罩可以用于覆蓋任何形狀的物體，但不能飄動;要想研制出針對視覺的隱形材料難度很大，其結構必須是納米(十億分之一米)級別等等。

　　模仿自然光譜

　　此類隱形衣印有與大自然主色調一致的由6種顏色構成的變形圖案。這些圖案是經過計算機對大量叢林、沙漠、巖石等復雜環境進行統計分析后模擬出來的。

　　該隱形衣色彩的種類、色調、亮度、對光譜的反射性能，以及各種色彩的面積分布比例都經過精確的計算，可使著裝者的輪廓產生變形，從近距離上看是明暗反差較大的迷彩;在遠距離觀察，其細碎的圖案與周圍環境完全融合，即使目標在運動狀態也不易被發現。

　　模仿紅外光波

　　模仿紅外光波的隱形衣材料由精選的6種顏色作為染料，并摻進特殊化學物質后制成。反紅外偵察隱形衣與周圍自然景物反向的紅外光波大致相似，顏色效果更接近大自然的色彩環境，以此迷惑敵人的視覺和干擾紅外偵察器材，提高作戰的突然性。

　　微波“繞著走”

　　美國杜克大學與我國東南大學合作，研制出一種“隱形衣”。新制作出的隱形材料可以引導微波“轉向”，避開儀器探測，從而防止物體被發現。與光和雷達波一樣，微波探測到物體的原理是物體阻擋了微波通過的途徑，使其產生陰影，從而“顯形”。

　　這種敷在物體表面的材料，能引著微波“繞著走”。這種隱形衣外形如同一條黃色的浴巾，由數以千計的類似人造玻璃纖維的“超材料”組成，這些材料可以 “抓住”微波并改變其方向。當微波射到披有隱身材料的物體上時，微波就會繞過去，起到將物體隱形的作用。整個過程就像水流經一塊圓滑的巖石而發生分流一樣。

　　“左手材料”開“天眼”

　　隱形材料還有比隱形衣重要得多、影響深遠得多的用途。這就是運用隱形材料做成“完美透鏡”———負折射透鏡。

　　“左手材料”與物理學中電磁波傳播遵循的“右手定律”背道而馳。舉個例子來說，在自然界，光線折射遵循折射定律，總是沿正折射角方向折射，但是面對這種材料，光線將會沿負折射角方向折射，到了另外一邊，形成“負折射”。假如說隱形衣是想讓別人看不到你，那么負折射透鏡就是讓你看到別人看不到的東西。

　　“光學偽裝”成背景

　　這種衣服外覆蓋一層反光小珠，衣服上還裝有數個小型攝像儀。當有人穿上衣服后，衣服的前面會顯示攝像儀拍下的背景影像，衣服后面則顯示前景影像，這就使穿著者與環境融為一體，達到隱形效果。

　　雖然這件隱形衣還無法讓穿著者完全隱形，但它證明隱形在技術上已經不存在問題，科學家距離發明完美的隱形衣已經不遠。

　　“刺猬斗篷”能隱身

　　這種隱形衣的材料就是一種微型金屬針，能夠改變物質折射率。長短不一的金屬針以不同角度安裝在斗篷表面，使斗篷看上去像個呈圓錐體的發梳。

　　這些金屬針可以把斗篷里面的反射率從0增至1，與斗篷外面的反射率基本持平。光線因此無法在斗篷表面發生反射，只能繞過斗篷。但這種技術還面臨一個巨大挑戰，即當前技術只能一次改變一種波長范圍內的可見光的方向，而不能同時改變全部范圍內的可見光。

　　杜克大學的研究人員率先試制出一種能對微波隱形的二維超材料。他們將銅環與微絲布放到多層玻璃纖維復合材料上形成巧妙的微結構，它能讓微波轉向，如同水流繞開巖石一樣。研究人員的最終目的是實現可見光下的隱形，這也是五角大樓所期盼的。