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教授研制仅仪器无法检测但肉眼仍可见的隐形衣

2017-12-07 17:46 作者: 浏览次数:

  梅中磊教授在做隐形衣实验

  隐形在古代被称为“遁”,是许多方士毕生追求的目标;古希腊神话中帕修斯戴上哈迪斯赠送给他的隐形帽,成功斩杀美杜莎。从哈利·波特到指环王,从星际迷航到透明人,隐形一直在各类作品中陪伴着我们。

  实际上,在现实世界里,也有一群追逐隐形的科学家,他们试图研制出最完美的隐形器件,无论是美国科学家还是国内研制的隐形衣,都与人们想象中的相去甚远。它们有的根本就不是衣服的形态,有的只能做到微波段隐形,或者仅仅是拿出了一个概念和噱头。

  频频出现在科幻小说中的“隐形斗篷”,如今也有可能出现在现实生活中。近期,世界着名的学术刊物《物理评论快报》上刊登了中国科研小组研制有源隐形衣的科技成果,这项研究由兰州大学梅中磊教授和东南大学崔铁军教授领导,通过在需要隐藏的物体周围布置上一些信号源,可以使其抵消外界信号的检测,从而实现物体的隐形或变形。也就是说,将一个苹果放在有源隐形衣下,监测器可能监测不到苹果,或者监测到的是一根香蕉。但隐形衣穿上就能隐形吗?

  物体隐形后并非肉眼看不到

  今年10月,浙江大学的陈红胜教授带领的团队研究出了电磁波隐形衣,一只大猫在电磁波隐形衣下消失不见。然而与陈红胜的电磁波隐形衣不同,兰大研制的有源隐形衣是在直流频段实现的隐形功能,因此并非肉眼看不到,而是用特殊的仪器探测时,物体发生了改变。

  “这就相当于飞机一旦隐形,雷达就无法监测,但是我们肉眼看去,飞机还在天空上。”信息工程与科学学院的梅中磊副教授向北青报记者解释。人之所以能够看到物体,是由于来自物体的光线进入人眼。探测仪器之所以能发现物体,是因为物体阻挡了电磁波通过。

  在隐形领域,有很多频段,比如微波、红外线、可见光等。此次梅中磊研究小组的实验,实现了直流电领域的伪装——“这个过程,就好似小溪里的流水,经过石头时,会绕过石头再合拢向前,如同没有遇到石头一样。”梅中磊对记者说,这使得仪器显示物体不存在了,也就实现了“隐形”。

  梅中磊告诉北青报记者,2006年留美学生刘若鹏从浙大毕业后,研制出来的隐形材料可以引导微波转向,避开仪器的探测,从那之后,全球出现了研究隐形衣的热潮,而梅中磊和他的科研小组也是由此在2008年开始了对隐形衣的研究。据悉,《物理评论快报》上刊登的论文第一作者为兰州大学信息学院2011级通信工程专业本科生马骞同学。

  隐形衣不是“衣”而是电路板

  说到隐形衣,大家可能会以为像《哈利·波特》里面的隐形斗篷一样,是可以穿在身上的。然而,兰州大学信息学院副教授梅中磊告诉北青报记者,目前用在实验里的隐形衣是一个蜘蛛网状的电路板,在同心圆形的电路板上,密密麻麻排满了电阻。

  “提起隐形衣,我们最熟悉的是哈利·波特的隐形衣。”梅老师介绍,这样的隐形衣科学界也在做,叫光波段(可见光)的隐形衣。光也是一种电磁波,如果物体发出的电磁的频率较高,高到光波段的频率,意味着人的眼睛是看不到的。光波段的隐形在实验室中是可实现的,但有些缺点,比如频段非常窄——例如只对红光有效,绿光或白光就不行了;或是体积庞大,是个厚的壳,甚至比人的个头还要大,而且远远达不到哈利·波特的隐形衣效果。完美的隐形衣还没问世,现在研究的成果只能达到部分程度上的隐形。

  “科学上我们叫做隐形装置更加切合,并不是大家想象中衣服的样子。”梅中磊说,“至少现阶段,我们还不能把它穿在身上。”

  梅中磊告诉北青报记者,目前比较接近科幻小说中的隐形衣是浙江大学陈红胜研发的隐形衣,它像一个玻璃套子,将铅笔放进去后,从一个特定的角度来看,人们看不到这个铅笔,但如果换一个角度,人们可能就看见了,现阶段,制作出符合人们想象的完美的隐形衣还存在困难。

中国研动态可控隐形衣:装甲车在摄像头前变牛车

军事伪装将成为隐形技术发展的动力

  当一辆装甲车从监控摄像头前经过时,监控室里看到的却是一辆牛车,或者什么也看不到。这个场景听起来像是天方夜谭,但从兰州大学信息学院副教授梅中磊团队的研究进度来看,这样的天方夜谭未来或许可成为现实。

  11月17日,记者从兰州大学获悉,梅中磊和东南大学教授崔铁军带领研究小组,基于拉普拉斯方程有源隐形原理研制出的设备,可将物体隐形或伪装成另外一种物体。该成果日前在美国《物理评论快报》刊登,英国BBC也以“做个'遁影斗篷'”为题对此作了详细报道。

  在梅中磊的办公室,记者看到了这款“隐形衣”--一个由电阻相连而构成的同心圆电路板,圆心周围连接36根小辫子一样的信号源。

  对于该设备的原理,梅中磊解释说,探测仪器能发现物体,是因为物体阻挡了光线等电磁波通过。而这件“隐形衣”利用部署在物体周围的有源设备,改变电磁波的传播路线,使电磁波发生弯曲,进行绕射传播。“这个过程,就好似小溪里的流水,经过石头时,会绕过石头再合拢向前,如同没有遇到石头一样。”梅中磊对《中国科学报》记者说,这个过程使得探测仪器误认为没有物体阻挡电磁波,进而实现物体的“隐形”。

  另外,该设备还可以通过对有源设备进行调整而实现动态可控。假设在地下使用这一设备,使用者可以让被隐藏的物体在地表看来是其他物体,进而实现主动控制伪装。

  据介绍,目前的隐形衣只能针对处于某些特定频段电磁波中的体积小、静止的物体,离实现能够在可见光条件下,隐藏人体大小物品的功能还很远。但今后,成熟的电磁隐形衣技术将被广泛应用于国防军事、生物电阻抗成像、地球资源勘探、地下/水下考察、目标隐藏与伪装等领域。

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关键词:实现电磁波物体隐形