超材料,打造“哈利·波特”的隐身衣!

在很多影视或文学作品中,人类都表达出对于“隐身”的渴望与想象。

《X战警》里的隐身飞机,《攻壳机动队》里的光学迷彩,最令人心驰神往的是电影《哈利·波特》里的“隐身斗篷”,穿上就能隐形,神奇又魔幻!如果能够拥有一件这样的隐身衣该有多好!

如今,制作一件“哈利·波特”的隐身衣已并非遥不可及。多年来,为了实现隐身梦,科学家们一直在孜孜不倦地探索着。日本的一位教授研制出一款隐形斗篷。它可以将衣服后面的场景拍摄下来,然后将影像转换到衣服前面的结合器里,再将影像投射到由特殊材料制成的衣料上,这样就能让穿衣者看起来是透明的。

但是这种方法只对处于特定位置的观察者有效,如果变换了角度,斗篷就失去了隐身效果。教授的这个发明,实际并非真正的隐身,它只是利用光学伪装,造成了人眼对光的错觉,从而达到让人无法辨明的目的。

什么是真正的隐身?人类之所以能看到物体,是因为光照射到这些物体上,光被物体阻挡并反射到了人的眼睛里。按照这个原理,假设物体不再反射光,这个物体就不会被看见,就隐形了!

然而,目前人类所接触的物体中,几乎没有完全不反光的,只是反光程度有强弱差异而已。物理学家曾考虑,既然不能阻止物体反射光,那能否让光直接穿透物体,光不被阻挡就不会形成反射,从而达到隐形。

伦敦大学的菲利普斯教授根据光的透射原理设计出了一套激光装置,它能让单一的原子消失。这个技术突破意味着,你可以用激光打造出一只隐形手电筒,只要被这只手电筒照射的物体,就会隐形。但是,当你自己想隐形的时候,必须保证隐形手电筒的光一直包裹着你。

用隐形手电筒隐身,显然不如“哈利·波特”的隐身衣那样灵巧方便。有科学家提出,假如光能绕行物体而过,这样物体既不反射光线,同时还能还原周边的光线,这样也能实现隐身。

杜克大学的史密斯教授发明了一种超材料,可以让光绕行穿过。超材料由复杂的铜电路制成,以同心圆形状排列。在需要隐形物体的四周覆盖一层超材料,这时同心圆内的微型结构——微环或微柱体——就能把传来的一切波动挡在物体的四周,并且不会发生反射或吸收现象。被挡开的波在物体的另一边再次汇合后,继续沿直线传播。而物体就似乎变得“不存在”了,也就实现了视觉隐身。

有好几个研究团队已研制出纳米等级的可见光超材料。但这些超材料只能在某种频率或者颜色之下让你隐形,而人眼至少能看到红、绿、蓝三种颜色。如果使用三层超材料制成一件紧身连体的隐身衣,每一层材料分别对应红、绿、蓝三色,理论上这种服装在人眼看来,应该是隐形的。

2010年,英国科学家使用一种新型技术生产出“超弯曲材料(Metaflex)”,这种材料能够在可见光620纳米波长范围内操作,科学家认为,超弯曲材料的“薄膜”堆积在一起可产生柔性“智能织物”,从而实现隐形斗篷的基本功能。

如今,用超材料制成隐身衣或许离我们不太遥远了。未来超材料技术将向数字化、智能化(AI)、宽频谱的方向发展。而高度发达的科学也很可能在未来的某一天,打造出完胜“哈利·波特”隐形斗篷的高科技超能隐身衣。

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