功能各異的隱形衣

魏　慶　齊　季

從遠古的神話故事到現在的電影《星際迷航》、《哈里波特》，都有關于神秘隱形衣的生動、離奇情節。如今，夢想即將變成現實，美國聲稱很快就會發明出一種新型材料，像隱形罩一樣罩住物體，從而使其隱身不被發現。目前，來自英國和美國的研究人員透露他們已掌握如何制造隱形衣的技術，并展示了設計藍圖以尋求合作伙伴，準備開發一種奇特的材料用于制造隱形衣。

據悉，這是一種特殊的人造材料，該材料能避開光線和物體周圍其他形式的電磁輻射。人之所以能看到物體，是因為物體阻擋了光波通過。如果有一種材料敷在物體表面，能引著被物體阻擋的光波“繞著走”，那么光線就似乎沒有受到任何阻擋，在觀察者看來，物體就似乎變得“不存在”了，也就實現了視覺隱身。

納米材料制作隱形衣

美國開發出一種新型材料，可在納米尺度上讓可見光彎曲，假如下一步能在正常尺度上實現這一奇觀，科幻世界中的神奇“隱形衣”就有望成為現實。美國研制的這種新材料在納米尺度上可以使三維空間內的可見光彎曲，也就是說照射在這種材料上的可見光不會像正常情況卞那樣偏折，人眼也就無法“看到”它。雖然目前美國只是在納米尺度上實現了“隱形”，但從理論上講，同樣的原理在正常尺度下也應該能實現。近年來，美國研究人員曾合成出類似的具有負折射率的“超級材料”，試圖利用材料特殊的光學特性，使光彎曲。但先前的研究成果均存在局限性。比如，有的只能使微波(波長大約在1毫米至1米之間)光線彎曲，而這個波長范圍內的光線對人眼來說原本就不可見。有的則只能使光線實現二維彎曲，而不是完全隱形。最新研制的這種“超級材料”在納米尺度上實現了可見光的三維彎曲。這被看作是“超級材料”領域的突破性進展。這一新材料可用于開發“超級透鏡”，能夠讓人們看清小到一個分子的目標。當然，人們最感興趣的還是它的“隱形”功能，除了讓科幻成真，這種隱形材料將來在軍事領域也將大有用武之地。

元材料技術制作隱形衣

“元材料”技術，就是將聚合材料和微小的錫卷或金屬絲混合制成超材料，從而使電磁輻射的路徑彎曲。超材料是一種非常有意思的物質，有許多控制它的方法。美國最新發表的研究論文中描述了如何使用超材料將周圍物體的光通路扭曲，從而達到隱身的目的。這種隱形罩就像在空間的一側開了一個洞，在另一側元材料的引導下，所有的光和電磁波在這個區域都不存在，好像隱形一般。當然，開發隱形技術并不像哈里波特小說那樣富有傳奇色彩，科學家還要解決很多科學難胚，例如：為了達到完全隱形的效果，通過被隱形的物體最近的光波必須以超過相對論的光速極限的方式偏轉。幸運的是，愛因斯坦的理論允許平滑光脈沖經歷這樣的向變。然而該種技術的隱形效果只對特殊范圍的波長有作用，只能在范圍非常小的頻率范圍發揮效果，因為隱形罩雖可以用于覆蓋任何形狀的物體，但不能飄動。移動的材料會破壞隱形效果。元材料內部的微小結構要比想要彎曲的電磁射線波長還要小。想研制出針對雷達的隱形材料還相對容易，因為只是毫米級，但要想研制出針對視覺的隱形材料難度則更大，其結構必須是納米級別的。此外，科學家還要考慮使潛艇和軍艦一類更重的物體隱形。

反可見光技術制作隱形衣

此類隱形衣印有與大自然主色調一致的6種顏色構成的變形圖案。這些圖案是經過計算機對大量叢林、沙漠、巖石等復雜環境進行統計分析后模擬出來的。其色彩的種類、色調、亮度、對光譜的反射性能，以及各種色彩的面積分布比例都經過精確的計算，可使著裝者的輪廓產生變形，從近距離上看是明暗反差較大的迷彩；在遠距離觀察，其細碎的圖案與周圍環境完全融合，即使目標運動也不易被發現。

反紅外偵察技術制作隱形衣

這種隱形衣材料由精選的6種顏色作為染料，并摻進特殊化學物質后制成。反紅外偵察隱形衣與周圍自然景物反向的紅外光波大致相似，顏色效果更接近大自然的色彩環境，以此迷惑敵人的視覺和干擾紅外偵察器材，使得實施近敵運動的隱形人不被發現，提高作戰的突然性。

化纖布制作隱形衣

它是一種由光敏變色物質處理過的化纖布制成的作戰服，也可用光敏染料染在普通布料上制成。不論是在綠色的叢林、黃色的沙灘、藍色的海洋還是白雪皚皚的原野，隱形衣都會根據周圍環境的變化而自動改變顏色，著裝者能夠很容易地接近襲擊目標，而不易暴露自己。美國科學家正在研制一種可如變色龍一樣快速改變顏色的衣服，穿衣者只要啟動控制器，就能讓這種衣服的顏色變得和周邊環境一樣。這種纖維之所以能變色，是因為其化學鍵的電子能從一系列隱形波長中吸收光線。電壓變化后，電子的能量水平就被改變，吸收不同波長的光線，從而改變物料的顏色。以這種纖維制成的衣服，穿著者就能根據自己的心情，透過啟動一個微型控制器，調整服裝的顏色。或者，穿著者可以將微型控制器連接攝影機，像素即能展示穿著者四周景物的顏色，讓衣服的顏色和四周景物“合二為一”。

凱夫拉技術制作隱形帳篷

除研制、裝備各種隱形衣外，國外還在研制用于集體防護的隱形帳篷。這種隱形帳篷用特殊材料制成，其頂部和圍墻采用隱形材料凱夫拉，支架和固定體采用塑料或復合材料，外型類似于一個平臺，它能有效地防敵雷達探測，保護作戰人員免受彈片和輕武器殺傷，并且具有防光輻射、放射性沾染和化學武器的功能。

人造玻璃纖維技術制作隱形衣

美國杜克大學和中國東南大學合作，最近研制出“隱身衣”。新制作出的隱形材料可以引導微波“轉向”，避開儀器探測，從而防止物體被發現。與光和雷達波一樣，微波探測到物體的原理是物體阻擋了微波通過的途徑，使其產生陰影，從而“顯形”。這種敷在物體表面的材料，能引著微波“繞著走”。這種“隱形衣”外形如同一條黃色的浴巾，由數以千計的類似人造玻璃纖維的“超材料”組成，這些材料可以“抓住”微波并改變其方向。當微波射到披有隱身材料的物體上時，微波就會繞過去，起到將物體隱形的作用，整個過程就像水流經過一塊圓滑的巖石而發生分流一樣。

“左手材料”技術制作隱形衣

隱形材料還有比“隱身衣”重要得多、影響深遠得多的用途，即用來做成“完美透鏡”——負折射透鏡。“左手材料”和物理學中電磁波傳播遵循的“右手定律”背道而馳，舉個例子來說，在自然界，光線折射遵循折射定律，總是沿正折射角方向折射，但是面對這種材料，光線將會沿負折射角方向折射，到了另外一邊，形成“負折射”。如果說“隱身衣”是想讓別人看不到你，那么負折射透鏡就是讓你看到別人看不到的東西。負折射透鏡有望給生物學等科研領域帶來重大變化，這對于研究病毒入侵細胞的機制、新藥篩選等都會產生重大影響。

“光學偽裝”技術制作隱形衣

衣服外覆蓋一層反光小珠，衣服上還裝有數個小型攝像儀。當有人穿上衣服后，衣服的前面會顯示攝像儀拍下的背景影像，衣服后面則顯示前景影像，這就使穿著者與環境混為一體，達到隱形效果。雖然這件隱形衣還無法讓穿著者完全隱形，但它證明隱形在技術上已經不存在問題，科學家距離發明完美的隱形衣已不遙遠。

微型金屬針制作隱形斗篷

這種隱形斗篷的材料就是一種微型金屬針，能夠改變物質折射率。長短不一的金屬針以不同角度安裝在斗篷表面，使斗篷看上去像個呈圓錐體的發梳。這些金屬針可以把斗篷里面的反射率從0增至1，與斗篷外面的反射率基本持平。光線因此無法在斗篷表面發生反射，只能繞過斗篷。如此一來，斗篷覆蓋下的任何物體都能輕而易舉地躲避人們的視線。雖然研究人員已經找到理論支持，但真正研制出“隱形斗篷”并非易事，因為在技術上還面臨一個巨大挑戰，即當前技術只能一次改變一種波長范圍內的可見光的方向，而不能同時改變全部范圍內的可見光。雖然科學家早已研制出可以避開微波探測的隱形衣，但研發的新型“隱形斗篷”如果成功，將首次做到使物體在可見光范圍內完全隱形。