项目第一完成单位:浙江大学 项目负责人:陈红胜
隐身,一直是人类长期以来的梦想之一。使用者披上一件隐身斗篷,瞬间遁形,消失在人们的视野中,这也是许多科幻作品中的令人羡慕的情节。然而,随着科技的不断发展,这样的场景将不再只存在于科幻作品中。
当电磁波照射到物体上时,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。目前应用的隐身技术,大部分是通过吸收电磁波,让反射回去的电磁波达到最小,但这种技术并不是真正的隐身。2006年,英国帝国理工学院Pendry等在Science上发表文章,提出了利用坐标变换的方法设计隐身衣,使电磁波能够绕过被隐身的区域,按照原来的方向传播,从而可以使物体完全隐形。此后,隐身衣的研究得到飞速发展,近年来成为电磁学、物理学、光学、材料科学及交叉学科非常前沿和热门的研究领域之一。
然而,在隐身衣的设计中,由于材料的特性包含有极值,而且参数往往随空间变换,使它难以真正实现。特别在光波段,由于光波段波长小,材料的加工工艺要求较高,难以得到所需要的参数。浙江大学陈红胜教授研究团队,提出了一种可见光波段多边形隐身衣的设计方法。通过均匀线性变换的方法,设计并简化了隐身衣的各个部分的参数,理论上该隐身衣能够实现在各个方向上的隐身效果。在实验上,通过自然界存在的各向异性材料,得到了一种简化的六边形柱状隐身衣,该隐身衣的工作频段可以达到整个光波段。这对于隐身衣从理论走向实用起到了促进作用。
另外,基于物体的总散射截面最小为目标、散射理论与优化算法相结合的隐身衣设计新方法,该团队实现了没有相位超光速传播现象的频带较宽的微波段圆柱体隐身器件。这项研究可以很好地降低隐身衣的实现复杂度,对于克服隐身衣存在的瓶颈,推动隐身衣领域的发展具有重要的意义。
电磁波隐身,将是隐身技术真正走入生活领域的一个重大契机。虽然目前的技术还存在一定的局限性,但我们有理由相信,人类实现隐身的梦想终将实现。
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