哈利_哈利的故事

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哈利·波特魔法实现：十大隐形材料 让隐身成为可能

据美国《大众科技》杂志近日报道，五角大楼国防先进研究计划署一个研究小组正在实施一项帮助坦克装甲车辆隐身的“变色龙计划”。据悉，该团队所研发的“隐身外衣”能让坦克蒙蔽敌方红外传感器、光学瞄准镜甚至肉眼的探测，真正做到“隐身”。

“变色龙计划”就是要真正解决坦克的战场伪装问题，降低敌军侦察、发现和辨别己方战斗车辆的能力。起初，项目小组设计一个“疯狂方案”，即用数百个光线明暗不同的灯泡装饰坦克，当灯泡的光线与日光明暗程度接近时，坦旦克就会神秘“消失”，其原理很像变色龙根据周围环境来改变自己的肤色。

从远古的神话故事到今天的电影《星际迷航》和《哈利，波特》都有关于隐形衣的情节。近日，梦想终于成为现实，美国称很快就会发明出一j种新型材料，可以像隐形罩一样罩住其他物体，从而使其隐身不被发现。并不像这些虚构的故事那样夸张，真实的工艺技术通常需要具备一定的特点。然而，几种形式的隐形技术将很快用于军事中。目前，来自英国和美国的研究人员透露他们已展示了设计蓝图并寻求合作伙伴开发一种奇特的材料用来制造隐形衣。据悉，隐形衣的关键技术在于种特殊人造材料，该材料能避开光线和物体周围其他形式的电磁辐射。人之所以能看到物体，是因为物体阻挡了光波通过。如果有一种材料敷在物体表面，能引着被物体阻挡的光波“绕着走”，那么光线就似乎没有受到任何阻挡。在观察者看来，物体就似乎变得“不存在”了，也就实现了视觉隐身。目前的“隐身术”大致分为两类：一种是利用材料的特殊晶格结构改变物体本身的折射率，让电磁波（可见光，微波与红外线）“拐

{弯”；另一种则是利用雷达吸波材料(RAM)吸收电磁波，这种技术主要针对波长较短的微波，还没有扩及到可见光领域。与基于RAM的隐形战机、战舰等不同司的是，战地隐身衣要面对的不是敌方雷达的“电子眼”，而是肉眼的实地观察，这在某种程度上更贴近隐身的本来意义，在技术层面上更难实现。美国国陆军与普渡大学和杜克大学经过多年合作，在可见光隐形领域颇有建树。

纳米材料制作隐形衣

美国开发出一种新型材料，可在纳米尺度上让可见光弯曲，假如下一步能在正常尺度上实现这一奇观，科幻世界中的神奇“隐形衣”就有望成为现实。美国研制的这种新材料在纳米尺度上可以使三维空间内的可见光弯曲，也就是说，照射在这种材料上的可见光不能像正誉零仉，-，样偏折，人眼也就无法“看到”它。虽然目前美国只是在纳米尺度上实现了“隐形”，但从理论上讲，同样的原理在正常尺度下也应该能实现。因此，将来有可能用这种材料制成“隐形衣”。近年来，美国研究人员曾合成出类似的具有负折射率的“超级材料”，试图利用材料特殊的光学特性，使光弯曲。但先前的研究成果均存在局限性。比如，有的只能使微波I波长大约在1毫米至1米之间）光线弯曲由，而这个波长范围内的光线对人眼来说原本就不可见。有的则只能使光线实现二维弯曲，而不是完全隐形。最新i研制的这种“超级材料”在纳米尺度上实现了可见光的三维弯曲。这看作是“超级材料”领域的突破性进展。这一新材料可用于开发“超级透镜”，能够让人们看清小到一个分子的目标。当然，人们最感兴趣的还是它的“隐形”功能，除了让科幻成真，这种隐形材料将来在军事领域也将大有用武之地。

元材料技术制作隐形衣

“元材料”技术，就是将聚合材料和微小的锡卷或金属丝混合制成，而使电磁辐射的路径弯曲。超材料是一种非常有意思的物质，有许多控制它的方法。美国最新发表的研究论文中描述了如何使用超材料将周围物的光通路扭曲，从而达到隐身的勺目的。这种隐形罩就像在空间开了一个洞，在另一侧元材料的引导下，所有的光和电磁波在这个区域都不存在，好像隐形万一样。当然，开发隐形技术并不像哈利，波特小说那样富有传奇色彩，科学家还要解决很多科学难题，例如：为了达到完全隐形的效果，通过被隐形的物体最近的光波必须以超过相对论的光速极限的方式偏转。幸运的是，爱断坦的理论允许平滑光脉冲经历这样的向变。隐形效果只对特殊范围的波长有作用，只能在围非常小的频率范围发挥效果。隐形用于覆盖任何形状的物体，但不能飘动。移动的材料会破坏隐形效果。元材料内部的微小结构要比想要曲的电磁射笼波长还要小。想研制出针对雷达的隐形材料还相对容易，因为只是毫米级。但要想研制出针对视觉的隐形材料难度更大，其结构必须是纳米（十亿分之一米）级别的。此外，科学家还要考虑使潜艇和军舰一类更重的物体隐形。

反可见光技术制作隐形衣

此类隐形衣印有与大自然主色调一致的6种颜色构成的变形图案。这些图案是经过计算机对大量丛林、沙漠、岩石等复杂环境进行统计分析后模拟出来的。其色彩的种类、色调、度、对光谱的反射性能，以及各种色彩的面积分布比例都经过精确的计算，可使着装者的轮廓产生变形，从近距离上看是明暗反差较大的迷彩；在远距离观察，其细碎的图案与周围环境完全融合，即使目标运动也不易被发现。

反红外侦察技术制作隐形衣

这种隐形衣材料由精选的6种颜色作为染料，并掺进特殊化学物质后制成。反红外侦察隐形衣与周围自然景物反向的红外光波大致相似，颜色效果更接近大自然的色彩环境，以此迷惑敌人的视觉和干扰红外侦察器材，使得实施近敌运动的隐形人不被发现，提高作战的突然性。

化纤布制作隐形衣

它是一种由光敏变色物质处理过的化纤布制成的作战服，也可用光敏染料染在普通布料上制成。不论是在绿色的丛林、黄色的沙滩、蓝色的海洋还是白雪皑皑的原野，隐形衣都会根据周围环境的变化而自动改变颜色，着装者能够很容易地接近袭击目标，而不易暴露自己。美国科学家正在研制一种可如变色龙一样快速改变颜色的衣服，穿衣者只要启动控制器，就能让这种衣服的颜色变得和周边环境一样。这种纤维之所以能变色，是，因为其化学键的电子能从一系列隐形波长吸收光线。电压变化后，电子的能量水平就被改变，吸收不同波长的光线，从而改变物料的颜色。以这种纤维制成的衣服，穿着者就能根据自己的心情，透过启动一个微型控制器，调整服装的颜色。或者，穿着者可以将微型控制器连接摄影机，像素即能展示穿着者四周景物的颜色，让衣服的颜色和四周景物“合而为一”。

其他研究这个领域的科学家，研发一种电致变色聚合物膜，以改变表面的颜色。这种膜能因应耀眼的光，能自动令窗格变暗，或用来在包装、个人讯息或贺卡上展示广告。

凯夫拉技术制作隐形帐篷

除研制、装备各种隐形衣外，国外还在研制用于集体防护的隐形帐篷。这种隐形帐篷用特殊材料制成，其顶部和围墙采用隐形材料凯夫拉，支架和固定体采用塑料或复合材料，外型类似于一个平台，它能有效地防敌雷达探测，保护作战入员免受弹片和轻武器杀伤，并且具有防光辐射、放射性沾染和化学武器的功能。综上所述，单兵隐形技术并非作战人员的“人间蒸发”，而是利用光学电磁原理，使自己在敌人视觉、光学侦察器材、红外侦察器材前不可见或者与环境不可辨。随着隐形技术和人员隐形装备的不断发展，身着隐形衣的作战人员将不断涌现未来战场，必将给传统的侦察设备带来全新挑战，同时，也必将推动隐形与反隐形对抗技术加速发展。

人造玻璃纤维技术制作隐形衣

美国杜克大学和中国东南大学合作，最近研制出“隐形衣”。新制作出的隐形材料可以引导微波“转向”，避开仪器探测，从而防止物体被发现。与光和雷达波一样，微波探测到体的原理是物体阻挡了微波通过的途径，使其产生阴影，从而“显形”。种敷在物体表面的材料，能引着微波“绕着走”。这种“隐形衣”外形同一条黄色的浴巾，由数以千计的似人造玻璃纤潍的“超材料”组成，这些材料可以“抓住”微波并改变其向。当微波射到披有隐形材料的物上时，微波就会绕过去，起到将物隐形的作用。整个过程就像水水流经过一块圆滑的岩石而发生分流一样。

“左手材料”技术制作隐形衣

隐形材料还有比“隐形衣”重要得多、影响深远得多的用途。这就是运用隐形材料做成“完美透镜”一负折射透镜。

“左手材料”和物理学中电磁波传播遵循的“右手定律”背道而驰，举个例子来说，在自然界，光线折射遵循折射定徒律，总是沿正折射角方向折射，但是面对这种材料，光线将会沿负折射角方向折射，到了另外一边，形成“负折射”。假如说“隐形衣”是想让别人看不到你，那么负折射透镜就是让你看到别人看不到的东西。负折射透镜有望给生物学等科研领域带来重大变化，这对于研究病毒入侵细胞的机制、新药筛选等都会产生重大影响。

“光学伪装”技术制作隐形衣

衣服外覆盖一层反光小珠，衣服上还装有数个小型摄像仪。当有人穿上衣服后，衣服的前面会显示摄像仪下的背景影像，衣服后面则显示前景影像，这就使穿着者与环境混为一体，达到隐形效果。虽然这件隐形衣还无法让穿着者完全隐形，但它证明隐形在技术上已经不存在问题，科学家距离发明完美的隐形衣已不遥远。

微型金属针制作隐形衣

这种隐形衣的材料就是一种微型金属针，能够改变物质折射率。长短一的金属针以不同角度安装在斗篷表面，使斗篷看上去像个呈圆锥体的发梳。这些金属针可以把斗篷里面的射率从0增至1，与斗篷外面的反射率基本持平。光线因此无法在斗篷表面发生反射，只能绕过斗篷。如此一来，斗篷覆盖下的任何物体都能轻而易举地躲避人们的视线。虽然研究人员已经找到理论支持，但真正研制出“隐形斗篷”并非易事，因为在技术上还面临一个巨大挑战，即当前技术只能一次改变一种波长范围内的可见光的方向，而不能同时改变全部范围内的可见光。虽然科学家早已研制出可以避开微波探测的隐形衣，但研发的新型“隐形斗篷”如果成功，将首次做到使物体在可见光范围内完全隐。杜克大学的研究人员率先试制出一种能对微波隐形的二维超材料。他将铜环与微丝布放到多层玻璃纤维复合材料上形成巧妙的微结构，它能让微波转向，如同水流绕开岩石一样。研究人员的最终目的是实现可见光下的隐形，这也是五角大楼期盼的成果。当然，军方也承认这是一项空前的挑战。因为可见光有7种波长，且波长都很短，而超材料的结构必须比光的长短才能实现隐形。微波的波长略超过3厘米，对它隐形的“超材料”部的结构尺寸不到3毫米。相比之下，可见光中绿光的波长只有500纳米(1纳米为10亿分之一米)，对它隐形的料内部结构必须小到约50纳米。普大学的研究人员最近报告说，他们功克服了超材料的吸光问题，虽然只是阶段性成果，但它意味着战地隐形衣朝最终出炉又迈出了坚实一步。

先进传感器和显示板制作隐形衣

2005年，美国拿出一种由先进感器和显示板组成的“变形外衣”，穿上这件“外衣”的坦克能根据四周环境和光线变化，自动调整色彩与外，使肉眼和光学望远镜很难识其真轮廓。据美国《陆军》杂志披露，006年曾有3辆配备“变形外衣”的斯特赖克装甲车被送到阿富汗战场，据一位参试者称：“它们给我的印象如同变形金刚，在光秃秃的石头旁，就像一块石头，而在丛林里，它就像一丛矮树。”不过，美国陆军至今对项目成果感到不满洇为它太过笨重，一旦遭受弹片伤害就《会失灵，因此“变色龙团队”还得继续改进。