來(lái)源:環(huán)球時(shí)報(bào)
西班牙“非常有趣”網(wǎng)站7月19日文章,原題:首款全方位熱隱身層問(wèn)世:可躲避熱成像相機(jī)與傳感器探測(cè)《哈利·波特》里的隱身斗篷仍只存在于虛構(gòu)世界。但多年來(lái),科學(xué)界一直在追求一個(gè)更為現(xiàn)實(shí)的目標(biāo):無(wú)需讓物體真正消失,就能讓特定探測(cè)系統(tǒng)無(wú)法識(shí)別眼前的目標(biāo)。
據(jù)報(bào)道,這一目標(biāo)日前取得了關(guān)鍵性突破。一支國(guó)際科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)出全球首款三維熱隱身斗篷,可在任意方向上對(duì)紅外相機(jī)與傳感器隱藏復(fù)雜幾何形狀的物體:在此之前,這一難題僅停留在理論模型層面。
盡管“蘋(píng)果藏進(jìn)梨里”“人臉隱于另一張人臉之中”的演示圖十分吸睛,但這項(xiàng)突破的真正意義遠(yuǎn)不止于這些視覺(jué)展示。該研究重新定義了“物體隱身”的本質(zhì),同時(shí)揭示了一個(gè)核心邏輯:在很多場(chǎng)景下,只需改變探測(cè)器接收到的信號(hào)數(shù)據(jù),就能讓它的探測(cè)目標(biāo)在其視角中“不復(fù)存在”。
提到隱身,人們總會(huì)下意識(shí)想到物體不再反射光線(xiàn)、人眼無(wú)法看見(jiàn)的狀態(tài)。但人眼只是人類(lèi)感知世界的眾多途徑之一。現(xiàn)實(shí)中還有大量設(shè)備可通過(guò)無(wú)線(xiàn)電波、聲波、電場(chǎng)或紅外輻射來(lái)探測(cè)物體。每一種探測(cè)手段依托的信號(hào)各不相同,對(duì)應(yīng)的定位機(jī)制也存在差異。
這就意味著,同一個(gè)物體完全可以在人眼中清晰可見(jiàn),同時(shí)在某類(lèi)特定技術(shù)的探測(cè)下“銷(xiāo)聲匿跡”。如此一來(lái),隱身便不再是一個(gè)絕對(duì)概念,而是一種與觀測(cè)手段綁定的相對(duì)狀態(tài)。熱成像相機(jī)的成像原理與普通相機(jī)不同,它記錄的不是物體的光學(xué)影像,而是物體表面的熱量分布,以及熱流遇到障礙物時(shí)產(chǎn)生的變化。
數(shù)學(xué)理論早已證明該方案可行,但實(shí)際落地始終存在障礙。過(guò)往技術(shù)僅能適配簡(jiǎn)單幾何形狀或二維結(jié)構(gòu),遇到不規(guī)則輪廓、空腔等復(fù)雜立體結(jié)構(gòu)便無(wú)法精準(zhǔn)引導(dǎo)熱流,難以應(yīng)用于真實(shí)場(chǎng)景。相關(guān)研究的核心挑戰(zhàn),是設(shè)計(jì)出可適配任意三維形狀,且熱流從任意方向入射都能保持隱身效果的結(jié)構(gòu)。
研究團(tuán)隊(duì)摒棄致密包覆方案,設(shè)計(jì)出由微型金屬結(jié)構(gòu)組成的復(fù)雜三維網(wǎng)格以精準(zhǔn)調(diào)控?zé)崃鳎W(wǎng)格空隙填充低導(dǎo)熱復(fù)合材料,引導(dǎo)熱量繞被保護(hù)物體傳播而非直接穿透。該結(jié)構(gòu)通過(guò)金屬3D打印制備,原型件由鋁與彈性硅橡膠復(fù)合而成。
這項(xiàng)研究的意義在于:熱隱身并非讓物質(zhì)消失,物體的尺寸、材質(zhì)、位置均未改變,只是消除了物體對(duì)熱流的擾動(dòng),讓探測(cè)器無(wú)法接收到識(shí)別目標(biāo)所需的特征信號(hào)。本質(zhì)是通過(guò)重構(gòu)環(huán)境中的能量信號(hào)隱藏物體,而非改變物體本身。
這一結(jié)論印證了超材料領(lǐng)域的核心邏輯:通過(guò)精密的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),可讓能量流實(shí)現(xiàn)常規(guī)材料無(wú)法達(dá)成的傳播方式。其意義超出隱身范疇,證明可通過(guò)材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)調(diào)控物理現(xiàn)象,該思路可推廣至各類(lèi)能量管控領(lǐng)域。研究團(tuán)隊(duì)表示,目前成果仍屬基礎(chǔ)研究,距商業(yè)化尚有距離。但精準(zhǔn)控?zé)峤Y(jié)構(gòu)為電子設(shè)備熱管理、精密元器件防護(hù)、復(fù)雜系統(tǒng)隔熱及新型超材料研發(fā)開(kāi)辟了新方向。(作者塞薩爾·諾拉格達(dá),李迅典譯)
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