隐身衣和隐身材料的那些神奇的事儿……

2016-06-08 16:56:03 作者：本网整理来源：材料牛分享至：

相信看过《哈利波特》的小伙伴都对隐身衣有着浓厚的兴趣，那我们今天就来聊一聊关于隐身衣和隐身材料的那些事情。

为何可以隐身？

我们之所以能够看到物体，是因为物体会将照射到其表面上的光线分散开，并反射到人的眼睛里，也就是说物体阻挡了光波的通过。要想实现隐身，就必须有一种材料能够引导光线绕开物体的阻挡，然后进入人的眼睛，那么人们就会透过物体看到背后的事物，从而实现光学隐身。

美国杜克大学教授戴维·史密斯等人认为，隐身衣的功能和制作原理就像是流水一样，把一块石头放在溪水里，溪水会绕过石头继续向前流动。而且他还提出，要想制造改变光线传播方向的材料，关键是材料的晶格结构特性，而不是其物质构成。为此，必须建立一套决定材料晶格结构的理论计算模型，并按照模型的计算方法才能设计制造出理想中的隐身材料。

上面是隐身衣的示意图。点光源放在隐身衣附近，光线无法进入隐身的区域，但是经过隐身衣后又回复至其在真空中的传播路线。（引自 J. B. Pendry, D. Schurig, and D. R. Smith, Science 312, 1780 （2006）。）

目前已经有部分研究团队做出了隐身材料或者叫隐身结构。

2013年，浙江大学陈红胜教授研究团队工作人员演示一件"隐身"装置的效果。当一支铅笔被放入该装置中时，铅笔的中间部位"不见了",但该部位的背景图案仍然可见。

虽然不一定是陈老师的研究成果。不过可以很清晰的看到材料基本能够"隐身".

陈老师的研究成果原理是这样的：电磁波（包括光波）照射到物体时，会在物体上发生散射；散射的电磁波被接收后，就表明那里存在物体。如果能让电磁波"转弯",绕着物体走，这样物体就能 "隐身".

德克萨斯大学-奥斯汀分校的科学家们发明了一款以电池为电源的隐身斗篷。这个团队由科克雷尔工程学院（Cockrell School of Engineering）的Andrea Alù领导，采用名为超颖表面（metasurface）的高科技材料来最小化光散射。结果是隐藏在这些材料后面的东西几乎不可见。但在某些情况下，这种方法是行不通的。例如，如果你赤身裸体地站在明亮的光线下，那每一个人都很可能看见你并嘲笑你。

除了以上两个例子之外，还有部分研究团队也拿出了一些让人惊艳的成果。这里就不赘述了。

以上这些隐身材料都要实现的是人肉眼看不见的隐身，也就是前面提到的"视觉隐身".这类隐身材料，世界各地研究的并不太多。

反雷达的隐身材料

要说隐身材料，可不仅仅是披在身上的"隐身斗篷".毕竟，实现这样的隐身，暂时没有什么太大的用途。而更大一类、研究得更多的是实现的是雷达上的"隐身"的材料。

与视觉隐身材料的原理不太一致，反雷达隐身材料的原理可以分成三类：一类是材料吸收雷达波后，以能量损耗的方式将电磁能转换为热能而散发。

第二类是材料将雷达波迅速分散到装备全身，降低目标散射的电场强度；第三类是通过材料上下表面的反射波迭加干涉，实现无源对消。

相比于结构隐身，隐身材料技术在雷达隐身上更活跃。这样的材料至今已有十数种之多。

针对雷达，红外，激光探测所对应的隐身材料主要有以下几类：

1:雷达隐身材料，包括涂敷型吸波材料和结构型吸波材料两种。

2:红外隐身材料。

3:激光隐身材料。

4:多波段复合兼容隐身材料，包括雷达/红外兼容隐身材料，红外/激光兼容隐身材料，雷达/激光兼容隐身材料，雷达/红外/激光兼容隐身材料四种。