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隱形斗篷夢想可望成真

上網時間: 2013年11月19日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:隱形斗篷  超穎材料  降噪  天線  可見光 

幾年前,已經有許多的研究結果證實能夠從金屬材料中建構出隱形斗篷──透過金屬與絕緣體的組成,可讓訊號在物體之間進行傳輸。然而,儘管其後仍持續投入開發,但卻仍無法使這項研究走出實驗室。如今,加拿大多倫多大學(University of Toronto)展示了一種採用與降噪頭戴式耳機相同原理的新開發途徑,可望使隱形斗篷實現商用化。

「我們也曾試著用超穎材料來打造隱形斗篷,但較大的問題是這種材料必須要夠厚才行,」多倫多大學教授George Eleftheriades表示,「所以,當你想掩飾掉一個大型物體時,隱形斗篷就會變得非常巨大且十分笨重── 即使超穎材料是一個可讓物體傳輸的理想概念,但並不實用。」

多倫多大學教授George Eleftheriades(左)與博士候選人Michael Selvanayagam展示開發隱形斗篷的新方法。
多倫多大學教授George Eleftheriades(左)與博士候選人Michael Selvanayagam展示開發隱形斗篷的新方法。(來源:University of Toronto)

因此,Eleftheriades決定不再採用超穎材料,他在待隱形的物體週圍裝上微型天線,並調整至可讓物體發生隱藏或偽裝的同一頻段。天線接著會發出一種訊號來抵銷反射訊號,從而有效地偽裝該物體。在實驗中,研究人員們能以12磁偶極迴路的天線陣列有效地隱形金屬圓柱。透過改變控制電流施加於每一陣列元素的重量,金屬圓柱就能以向前或向後的方向有效地隱形。此外,透過調整各種配置的重量,他們還能夠展現物體如何偽裝成各種不同的尺寸大小或出現在不同的位置,這是過去採用超穎材料從未被證實的新發現。

「透過天線,你不必在物體週圍改變傳輸無線電波──天線可自動偵測輸入訊號並反饋一個可用於抵消的訊號,這有點像是降噪耳機的原理,」Eleftheriades解釋,「這是一種能夠付諸實際應用的方式,對於電子工程師而言,也是一個完美的途徑,因為我們能夠整合電子與控制,使其得以讓物體隱形,我們能改變其散射截面,使其得以看起來更小或類似不同材質,或甚至改變其所在位置等──這些都可透過調整微型天線而實現。」

該研究小組還包括博士候選人Michael Selvanayagam,他們聲稱這種基於天線的隱形斗篷解決方案,由於採用的平面環形天線可印刷在像皮膚一樣薄的物體上,因而能讓物體看起來可擴展到相當大,也可以做得很薄。

未來,研究人員們打算進一步試驗採用天線陣列偵測輸入訊號的自適應電子元件,然後再相應地調整其重量。這種自適應的方法也可以根據用戶或系統的需要而即時改變物體外形。

除了隱藏和偽裝軍事載具與偵測飛機以外,研究人員們希望該系統也能應用在民用領域,如透過隱藏讓訊號更自由地傳送,從而減少因蜂巢式基地台產生的干擾。從理論上來看,在奈米天線技術日趨完善後,這種方法應該也適用於可見光波段。

編譯:Susan Hong

(參考原文:Invisibility Cloak Comes to Life,by R. Colin Johnson)





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