相信看過《哈利波特》的小伙伴都對隱身衣有著濃厚的興趣，那我們今天就來聊一聊關于隱身衣和隱身材料的那些事情。

    為何可以隱身？

    我們之所以能夠看到物體，是因為物體會將照射到其表面上的光線分散開，并反射到人的眼睛里，也就是說物體阻擋了光波的通過。要想實現(xiàn)隱身，就必須有一種材料能夠引導光線繞開物體的阻擋，然后進入人的眼睛，那么人們就會透過物體看到背后的事物，從而實現(xiàn)光學隱身。

    美國杜克大學教授戴維·史密斯等人認為，隱身衣的功能和制作原理就像是流水一樣，把一塊石頭放在溪水里，溪水會繞過石頭繼續(xù)向前流動。而且他還提出，要想制造改變光線傳播方向的材料，關鍵是材料的晶格結構特性，而不是其物質構成。為此，必須建立一套決定材料晶格結構的理論計算模型，并按照模型的計算方法才能設計制造出理想中的隱身材料。

    上面是隱身衣的示意圖。點光源放在隱身衣附近，光線無法進入隱身的區(qū)域，但是經過隱身衣后又回復至其在真空中的傳播路線。（引自 J. B. Pendry, D. Schurig, and D. R. Smith, Science 312, 1780 （2006）。）

    目前已經有部分研究團隊做出了隱身材料或者叫隱身結構。

    2013年，浙江大學陳紅勝教授研究團隊工作人員演示一件"隱身"裝置的效果。當一支鉛筆被放入該裝置中時，鉛筆的中間部位"不見了",但該部位的背景圖案仍然可見。

    雖然不一定是陳老師的研究成果。不過可以很清晰的看到材料基本能夠"隱身".

    陳老師的研究成果原理是這樣的：電磁波（包括光波）照射到物體時，會在物體上發(fā)生散射；散射的電磁波被接收后，就表明那里存在物體。如果能讓電磁波"轉彎",繞著物體走，這樣物體就能 "隱身".

    德克薩斯大學-奧斯汀分校的科學家們發(fā)明了一款以電池為電源的隱身斗篷。這個團隊由科克雷爾工程學院（Cockrell School of Engineering）的Andrea Alù領導，采用名為超穎表面（metasurface）的高科技材料來最小化光散射。結果是隱藏在這些材料后面的東西幾乎不可見。但在某些情況下，這種方法是行不通的。例如，如果你赤身裸體地站在明亮的光線下，那每一個人都很可能看見你并嘲笑你。

    除了以上兩個例子之外，還有部分研究團隊也拿出了一些讓人驚艷的成果。這里就不贅述了。

    以上這些隱身材料都要實現(xiàn)的是人肉眼看不見的隱身，也就是前面提到的"視覺隱身".這類隱身材料，世界各地研究的并不太多。

    反雷達的隱身材料

    要說隱身材料，可不僅僅是披在身上的"隱身斗篷".畢竟，實現(xiàn)這樣的隱身，暫時沒有什么太大的用途。而更大一類、研究得更多的是實現(xiàn)的是雷達上的"隱身"的材料。

    與視覺隱身材料的原理不太一致，反雷達隱身材料的原理可以分成三類：一類是材料吸收雷達波后，以能量損耗的方式將電磁能轉換為熱能而散發(fā)。

    第二類是材料將雷達波迅速分散到裝備全身，降低目標散射的電場強度； 第三類是通過材料上下表面的反射波迭加干涉，實現(xiàn)無源對消。

    相比于結構隱身，隱身材料技術在雷達隱身上更活躍。這樣的材料至今已有十數(shù)種之多。

    針對雷達，紅外，激光探測所對應的隱身材料主要有以下幾類：

    1:雷達隱身材料，包括涂敷型吸波材料和結構型吸波材料兩種。

    2:紅外隱身材料。

    3:激光隱身材料。

    4:多波段復合兼容隱身材料，包括雷達/紅外兼容隱身材料，紅外/激光兼容隱身材料，雷達/激光兼容隱身材料，雷達/紅外/激光兼容隱身材料四種。

    有意思的是，當初雷達的發(fā)明，借鑒的是蝙蝠用超聲波捕食。而部分隱身材料同樣是從大自然中借鑒的。比如隱身材料一項最新研究成果就是基于蛾眼結構上，研究出一種全新的輕質抗反射涂層。

    蛾眼的結構很特殊，它的眼睛上有一層緊密排列的納米凸起結構，在高度與間隔上一般小于300納米，這個尺寸一般比光的波長要小，而折射率自上而下連續(xù)變化，所以入射光線基本都被凸起結構吸收，幾乎不發(fā)生反射。

    白俄州立大學核研究中心的科學家們就是利用這一點，用蔗糖和生物塑料做成了一種新材料，據(jù)稱擁有完美的微波吸收性能，據(jù)說這是世界上第一種達到如此效果的材料。

    結語：毋庸置疑的是，隨著雷達技術的發(fā)展，隱身材料和隱身技術必然同樣會快速發(fā)展。至于想擁有一件隱身斗篷的夢想，估計還得等上很長一段時間了。

    不過，假如真的想看看隱身的效果，那也簡單。取四個透鏡，按照一定的擺放順序，就可以"隱身"啦！

    當然，透鏡的安放距離有講究，如果你有興趣，可以讀一讀這篇文章。

    題外話，如果你有一件哈利波特那樣的隱身衣，你準備做什么？

    參考文獻

    http://www.cailiaoren.com/article-3139-1.html

    http://www.cailiaoren.com/article-1757-1.html

    http://www.cailiaoren.com/article-1660-1.html

    http://www.cailiaoren.com/article-4257-1.html

責任編輯：周婭

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