2006年,英国帝国理工学院研究者在《科学》杂志上发表文章,提出了利用坐标变换的方法设计隐身衣,既不反射也不吸收电磁波,使电磁波能够绕过被隐身的区域,按照原来的方向传播,从而使物体完全隐形。这个隐身衣设计的“殿堂级”理论,奠定了隐身衣研究的理论体系。它的核心思想是:通过材料表面折射率的改造,让光线“转弯”绕过物体按原方向传播,就能将物体隐藏。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。
陈红胜打比喻说,就像小溪里的流水,经过一块石头时,溪流会绕过石头后再合拢了继续向前,如同没有遇到过石头一样。进入隐身衣的光线要绕过物体,所以走过的路径长;没有进入隐身衣的光线是一条直线,走过的路径短。完美的隐身衣要求所有的光线保持相同相位,因此进入隐身衣的光线必须跑得比外部光线快,这就要求隐身衣的材料对不同光线具有不同的折射率。
但要实现“完美隐身”的理想,需要非常精密的纳米加工技术,目前还无法实现,必须进一步对理论进行简化,才有可能在一个频带较宽的电磁波频段里研发出可以实用的隐身衣。
从让筷子隐形,到隐身衣尺寸变大,隐身性能不断提升
此次最新进展,源于陈红胜课题组近两年聚焦如何在可见光波段实现物体隐形的研究。也就是说,怎样让物体在人的肉眼前遁形。他们提出了一种可见光波段多边形隐身衣的设计方法,通过均匀线性光学变换的方法,设计并简化了隐身衣的各个部分的参数,对于隐身衣从理论走向实用起到了促进作用。