【導(dǎo)讀】業(yè)界出現(xiàn)了哈利波特隱形斗篷：羅徹斯特斗篷，到底是怎樣的技術(shù)才做到的呢？只需曲折隱形物體周?chē)墓饩€(xiàn)，就能使這款隱形斗篷伸縮成任意尺寸，而且能夠隱形于所有的可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍。
隱形斗篷開(kāi)始出現(xiàn)于微波領(lǐng)域中，利用各種超穎材料在物體周?chē)酃饩€(xiàn)，從而使其隱身于微波中。盡管這將有助于隱藏導(dǎo)彈之類(lèi)的物體免于雷達(dá)偵測(cè)，但截至目前為止，還沒(méi)有人能成功地開(kāi)發(fā)出一款能像哈利波特(Harry Potter)一樣隱身于可見(jiàn)光譜中的隱形斗篷。
如今，美國(guó)利桑那大學(xué)(University of Arizona)以微波驗(yàn)證了這個(gè)概念，采用低成本的3D打印技術(shù)制造出隱形斗篷，并宣稱(chēng)可擴(kuò)展到可見(jiàn)光譜的范圍。此外，美國(guó)羅徹斯特大學(xué)(University of Rochester)的研究人員也在同一天發(fā)表利用一般透鏡就能在可見(jiàn)光波長(zhǎng)下達(dá)到隱形的效果。
“我們正致力于解決一些超穎材料的根本挑戰(zhàn)，而我們的結(jié)果將有助于未來(lái)的隱形斗篷研究與開(kāi)發(fā)，”亞利桑那大學(xué)教授Hao Xin表示。
式隱形斗篷利用主動(dòng)式組件與被動(dòng)式超穎材料，可望進(jìn)一步縮減斗篷尺寸，使其更適合個(gè)人使用。
當(dāng)其他研究人員正致力于解決僅使用被動(dòng)超穎料打造隱形斗篷的問(wèn)題時(shí)，亞利桑那大學(xué)的研究人員們則采取一種將主動(dòng)式半導(dǎo)體(以電池供電的穿隧二極管)整合于3D打印斗篷的途徑。
Hao Xin利用3D打印機(jī)，以結(jié)合金屬、塑料以及專(zhuān)用物質(zhì)的超穎材料制造出帶有細(xì)微銅導(dǎo)線(xiàn)電路板的多孔塑料球體，證實(shí)了這一概念的可行性。在以精確的幾何圖案進(jìn)行配置時(shí)，研究人員利用負(fù)向折射曲折物體周?chē)牟ㄐ巍?/div>
“我們最終希望能利用這種技術(shù)打造出大規(guī)模的對(duì)象，但其中的一項(xiàng)挑戰(zhàn)是如何確保這種超穎材料的穩(wěn)定性，特別是針對(duì)使用幾百顆或更多電池單元的大規(guī)模對(duì)象，”Xin表示，“未來(lái)我們將進(jìn)一步探索提高這種超穎材料帶寬的可能性。”
“我們將主動(dòng)式半導(dǎo)體組件整合于可補(bǔ)償損耗甚至提供增益的被動(dòng)結(jié)構(gòu)中，從而擴(kuò)展了帶寬以及提供更多的設(shè)計(jì)自由度，”Xin表示。
截至目前為止，Xin僅利用一些具有增益的超穎材料電池，在3D打印機(jī)打造出小型的隱形斗篷原型。下一步，他打算研究如何利用增益提高超穎材料電池的數(shù)量，從而使大型的物體得以遁形，最終打造出實(shí)際的應(yīng)用。
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“我們最終希望能利用這種技術(shù)打造出大規(guī)模的對(duì)象，但其中的一項(xiàng)挑戰(zhàn)是如何確保這種超穎材料的穩(wěn)定性，特別是針對(duì)使用幾百顆或更多電池單元的大規(guī)模對(duì)象，”Xin表示，“未來(lái)我們將進(jìn)一步探索提高這種超穎材料帶寬的可能性。”
除了目前僅能用于美國(guó)國(guó)防部作為隱形材料以外，Xin希望該技術(shù)也能在其他領(lǐng)域開(kāi)啟更多應(yīng)用。“我們希望找到其他現(xiàn)實(shí)應(yīng)用并加以建置，例如精巧且高性能的天線(xiàn)、生物醫(yī)學(xué)成像設(shè)備，以及其他有關(guān)無(wú)線(xiàn)通信與感測(cè)領(lǐng)域的諸多應(yīng)用。”Xin預(yù)計(jì)在他的有生之年將能看到可見(jiàn)波長(zhǎng)的隱形斗篷。
另一組在羅徹斯特大學(xué)的研究人員則迫不及待地希望盡快開(kāi)發(fā)出可見(jiàn)光隱形斗篷，他們利用的是一般透鏡來(lái)達(dá)到隱形的效果。
羅徹斯特大學(xué)的研究人員利用普通透鏡，開(kāi)發(fā)出隱身于可見(jiàn)光譜中的隱形斗篷。
以羅徹斯特大學(xué)教授John Howell、博士候選人Joseph Choi為主導(dǎo)的這項(xiàng)研究，利用了4片透鏡打造出所謂的“多向完美近軸”(perfect paraxial)隱形斗篷。研究人員們表示其設(shè)計(jì)概念來(lái)自于《哈利波特》小說(shuō)中隱形斗篷的啟發(fā)。但是，研究人員們能夠以更低的成本達(dá)到類(lèi)似采用超穎材料的效果。
“我們利用了現(xiàn)成的材料，開(kāi)發(fā)出首款多方向的隱形組件，”Choi在表示。
研究人員們將這款隱形斗篷稱(chēng)為“羅徹斯特斗篷”(Rochester Cloak)，只需曲折隱形物體周?chē)墓饩€(xiàn)，就能使這款隱形斗篷伸縮成任意尺寸，而且能夠隱形于所有的可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍。不過(guò)有一個(gè)缺點(diǎn)是它必須密集聚焦于透鏡的中央傳送光線(xiàn)，顯示在軸在線(xiàn)的區(qū)域可能無(wú)法被覆蓋掉。
