在英國女作家J.K. 羅琳筆下,小魔法師哈利·波特擁有一件神奇的隱身斗篷。只要他披上斗篷,身上被斗篷覆蓋的地方就會“消失”,與周圍環境融為一體。如果將斗篷蒙在物體上,也可以達到“隱藏”物體的作用。在小說中,哈利·波特和朋友們利用這件斗篷,躲避老師的視線,自由行走在霍格沃茲魔法學院。隱身斗篷是魔法世界的獨屬物品嗎?當然不是。在現實世界中,科學家們也致力于隱身衣的研究。
從迷彩服到隱身衣
想要了解隱身材料,先要了解隱身的原理。對于人類來說,隱身的概念是“眼睛看不見”,但在國防領域中,隱身則有著更為廣泛的定義——不僅要求在人眼可見光范圍內隱身,更要躲避雷達、激光、紅外線等探測器的掃描。早期的隱身衣是如今被很多人熟識的迷彩服。
在迷彩服誕生之前,色彩艷麗、風格獨特的軍服在戰場上占據著主導地位。比如,英國陸軍士兵身著的猩紅夾克與白色褲子。在英國軍隊侵略南非時,鮮艷的軍服讓士兵在密林草叢中格外顯眼,導致他們傷亡慘重。而正是這場戰爭,讓越來越多的國家意識到戰場上士兵偽裝的重要性。于是,鮮艷的軍服被改為綠色或黃色,這算得上是現代軍用迷彩服的雛形。
后來,飛機和各種光學偵查器材加入戰爭,簡單的偽裝色難以滿足戰爭需求。在第二次世界大戰期間,一款由棕色、綠色和黃色組成的三色迷彩服誕生。這三種顏色在衣服上被設計為形狀不規則的斑塊,用以模糊人體的線條輪廓,讓士兵穿著后盡量能夠與背景融為一體。當然,三色迷彩服的顏色組成與深淺會根據作戰地形進行調整。
隨著科技手段加持,戰爭對隱身材料提出更高要求,不僅需要“欺騙”人眼觀察,更要躲避可見光以外的探測手段,如雷達、激光、紅外線等探測器。例如,美國研制的F-117A 隱身攻擊戰斗機,其機體表面涂覆了黑色的隱身材料,可有效避免雷達波探測;俄羅斯研發的等離子體隱身技術,可以規避電磁波探測等。
幾年前,以色列甚至為士兵設計了一種含有超細纖維、金屬和聚合物的“隱身衣”,這種材料采用雙面設計,一面接近巖石,可以適應戈壁和沙漠;一面“長滿”綠色植被,適應森林和草地等綠植區。更重要的是,它不僅可以模擬相應的作戰環境,還能夠很好地隔絕士兵身體的熱量,讓常規的可見光、紅外線和雷達很難探測。不過,這款“隱身衣”存在很大的局限性——所謂隱身并非像隱身斗篷那樣,而是只能幫助士兵進行簡單的偽裝。
神奇的隱身材料
近日,來自我國南京大學的科研人員開發出一種類皮膚的隱身材料。專業一點來說,這種材料是基于金納米顆粒自組裝的類皮膚超材料,厚度僅有0.6 微米,相當于一根頭發絲的直徑。它不僅非常輕薄,而且柔軟可彎曲。更有意思的是,這種金納米顆粒組裝形成了尺寸均一的中空柱,擁有周期性的通孔,這也使得它擁有像皮膚一樣的透氣性。
為了讓這種隱身材料更好地完成隱身任務,科研人員在設計時考慮,要讓這種材料具備高可見光吸收率以適應黑色背景,同時具備低紅外發射率以抑制紅外熱輻射,從而實現可見光和紅外雙波段的“兼容”隱身。
想要實現不被紅外探測裝備發現的功能,首先要降低材料的溫度,因為任何溫度高于絕對零度的物體都會發出紅外輻射。在常溫下,實現絕對零度非常困難,不過,如果讓這種材料的紅外輻射強度與背景環境一致,同樣可以實現迷惑紅外探測裝備的目的。這樣一來,這款隱身材料就可以將目標物體完美覆蓋,在紅外探測下,讓目標物體完全隱匿于環境中而不可見。
小讀者們,如果現實世界中也有這樣的一件隱身斗篷或者隱身衣,你會用它來做什么呢?