“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。”
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如哈利波特隱身不是"夢(mèng)"!低成本打造隱形斗篷
發(fā)布時(shí)間:2015-02-05 責(zé)任編輯:sherryyu
【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圍的光線,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光波長(zhǎng)范圍。
隱形斗篷開始出現(xiàn)于微波領(lǐng)域中,利用各種超穎材料在物體周圍曲折光線,從而使其隱身于微波中。盡管這將有助于隱藏導(dǎo)彈之類的物體免于雷達(dá)偵測(cè),但截至目前為止,還沒有人能成功地開發(fā)出一款能像哈利波特(Harry Potter)一樣隱身于可見光譜中的隱形斗篷。
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,并宣稱可擴(kuò)展到可見光譜的范圍。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、塑料以及專用物質(zhì)的超穎材料制造出帶有細(xì)微銅導(dǎo)線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)向折射曲折物體周圍的波形。
“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、生物醫(yī)學(xué)成像設(shè)備,以及其他有關(guān)無(wú)線通信與感測(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發(fā)出可見光隱形斗篷,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,開發(fā)出隱身于可見光譜中的隱形斗篷。
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)到類似采用超穎材料的效果。
“我們利用了現(xiàn)成的材料,開發(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為“羅徹斯特斗篷”(Rochester Cloak),只需曲折隱形物體周圍的光線,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,顯示在軸在線的區(qū)域可能無(wú)法被覆蓋掉。
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