采用介電材料設(shè)計(jì)的一種非常輕薄的隱形裝置。該斗篷是一種嵌有許多小的、圓柱狀陶瓷顆粒（深藍(lán)色）的聚四氟乙烯薄片（淺藍(lán)色）。圖片來源：Li-Yi Hsu/UC San Diego

     來自加州大學(xué)圣迭戈分校的一個(gè)工程師團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了一種新型隱形裝置，克服了現(xiàn)有的“隱形斗篷”的一系列局限。

     在一項(xiàng)新的研究中，加州大學(xué)圣迭戈分校的電氣工程師設(shè)計(jì)了一款隱形裝置，既薄又不改變隱藏在其中的物體的光亮度。這種斗篷背后的技術(shù)不僅僅可用于隱形，還有更多的應(yīng)用，例如，聚光太陽能以及提高光通信信號(hào)速度。

     “隱形看起來就像魔術(shù)一樣，但其基本概念大家都熟悉。需要的是操縱我們的觀察。”加州大學(xué)圣迭戈分校雅各布工程學(xué)院（UC San Diego Jacobs School of Engineering）電氣及計(jì)算機(jī)工程系（Department of Electrical and Computer Engineering）教授、本研究論文通訊作者Boubacar Kanté如此說，“得益于隱形裝置的研究進(jìn)展，在目前看似遙不可及的全隱形在不久的將來有望成為現(xiàn)實(shí)?！?/P>

     顧名思義，隱形是指將物體覆蓋并使其不可見的裝置。隱形的想法是改變電磁波（例如光和雷達(dá)）的散射，使其遠(yuǎn)離物體，從而導(dǎo)致無法檢測到這些波頻的效果。

     隱形裝置的缺點(diǎn)之一是其通常都非常龐大。

     “之前的隱形研究需要很多層用以隱藏物體的材料，該隱形斗篷結(jié)束了這種比隱藏對象厚得多的現(xiàn)象?！痹撜撐摹咀罱l(fā)表于《電磁研究進(jìn)展》（Progress In Electromagnetics Research）】第一作者、加州大學(xué)圣迭戈分校電氣工程博士生Li-Yi Hsu說，“該研究中，我們表明了可以使用一個(gè)很薄的單層來實(shí)現(xiàn)隱形?！?/P>

     研究人員說，該隱形斗篷還克服了現(xiàn)有隱形裝置的另一個(gè)基本缺陷：有損耗的。對那些強(qiáng)度低于直擊其表面的光而言，隱形斗篷反射光是不完全的。

     “想象一下，如果你在隱藏的物體周圍看到一個(gè)亮度急劇下降的陰影，那也將是非常明顯的。這種情況出現(xiàn)于使用有損的隱形裝置的時(shí)候?！?nbsp;Kanté說，“該研究中我們獲得的是一種無損的隱形斗篷。它不會(huì)失去任何強(qiáng)度的光?！?/P>

     許多隱形斗篷都是有損的，那是因?yàn)樗麄兪怯晌展獾慕饘兕w粒制成的。研究人員報(bào)告稱這種隱形斗篷設(shè)計(jì)的關(guān)鍵之一在于不導(dǎo)電的介電材料的使用，它與金屬不同，其不吸收光。該隱形斗篷含有兩個(gè)介電材料，特殊的陶瓷和聚四氟乙烯，以非常精細(xì)的尺度結(jié)構(gòu)來改變斗篷反射光波的方式。

     上：平整表面上未隱形物體的反射圖案，下：相同物體經(jīng)隱形裝置覆蓋的反射圖案，有效地模擬了完整的平坦表面的反射。圖片來源：Li-Yi Hsu/UC San Diego

     實(shí)驗(yàn)中，研究人員專門設(shè)計(jì)了一種“地毯”隱形斗篷，隱藏平整表面上的物體。隱形斗篷通過模擬平整表面的光反射，能夠使整個(gè)系統(tǒng)（物體及表面）看起來都是平整的。任何物體對光的反射都不同于平整的表面，但當(dāng)該物體被這種隱形斗篷所覆蓋時(shí)，不同角度的光線被同步反射出去，有效消除了由物體形狀引起的整體光失真。

     “這種隱形裝置從根本上愚弄了那些認(rèn)為存在平整表面的觀眾?！?nbsp;Kanté如是說。

     研究人員利用電磁模擬計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件來設(shè)計(jì)并優(yōu)化這種隱形斗篷。采用一個(gè)薄的聚四氟乙烯矩陣來構(gòu)建這種隱形斗篷，其中聚四氟乙烯中潛入了許多小的圓柱形陶瓷顆粒，這些陶瓷顆粒根據(jù)其在斗篷中的位置不同而具有不同高度。

     “通過改變每一個(gè)介電顆粒的高度，我們可以控制斗篷中每個(gè)點(diǎn)的光反射?！盚su這樣解釋，“計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果表明這種隱形裝置可以實(shí)現(xiàn)?？梢宰C明由圓柱形介電顆粒設(shè)計(jì)而成的斗篷可以幫助我們顯著減少物體的陰影?！?/P>

     “我們可以隨心所欲操縱光波，這令人十分興奮?！?nbsp;Kanté說，“利用這項(xiàng)技術(shù)，我們不僅僅可以實(shí)現(xiàn)隱形。我們可以改變光波的反射方式，并最終將大面積的太陽光聚集到太陽能發(fā)電塔上，就像是太陽能集熱器那樣。我們同樣期望這項(xiàng)技術(shù)可以應(yīng)用于光學(xué)、室內(nèi)設(shè)計(jì)以及藝術(shù)方面?！?/P>

     這項(xiàng)研究工作得到了加州大學(xué)圣迭戈分校（UC San Diego）高通研究所（Qualcomm Institute）Calit2戰(zhàn)略研究計(jì)劃（Calit2 Strategic Research Opportunities）項(xiàng)目的大力支持。