视觉隐形材料寻求突破

　　“量子隐形材料”：尚未披露技术细节

　　据英国《每日邮报》报道，加拿大“超隐形生物科技”（Hyperstealth）公司宣称研制成功“量子隐形伪装材料”，这种材料能令光线弯曲，使被它覆盖的人处于完全隐形状态，不仅能骗过人的肉眼，甚至在军用夜视镜、红外线和热成像技术的探测下，也能成功隐形。据称，该材料质量很轻，成本也不昂贵。公司宣称，该伪装材料研发项目已经得到美国军方的资金支持。但美国国防部并未就此事发表任何评论。

　　出于保密原因，该公司拒绝向人们展示这种先进材料，仅在其官网上发布了一些该隐形材料能够达到的效果图，未披露更多技术细节。从图中看，当一名女子身披该材料制成的衣物站在灌木丛、墙壁、草地等不同环境时，材料展示出与背景完全一样的图案，从而令女子身体达到隐身效果。

　　公司称，“量子隐形材料”的日臻完善，将有良好的应用前景——

　　帮助逃生如当一名战斗机驾驶员在敌方领空飞行遇险、被迫跳机逃生后，隐形衣可以帮助他逃避被敌军抓捕。

　　特种作战当特种部队队员穿上隐形衣后，即使在白天也可不被察觉地执行袭击任务。将来可打造穿隐形衣的新一代“隐形士兵”，甚至一支杀敌于无形的“隐形部队”。

　　隐形飞机/潜艇“隐形材料”可用来制造下一代“隐形飞机”，不仅能对雷达隐形，甚至连肉眼也无法看到它；“隐形潜艇”在敌军军舰附近浮出水面时不被敌人发现。

　　隐形坦克当表面附有“量子隐形材料”的“隐形坦克”与敌军部队交火，敌军士兵只能听见坦克的引擎和枪炮声，却看不见敌人在哪，可产生强烈的心理震慑效果。

　　如何实现视觉隐形

　　通常军事上所言的“隐形”，是指改变飞机、战车、军舰等装备的轮廓棱线和外层涂料，减小红外线散发或电磁波反射特征，使雷达、红外等探测仪器难以发现，而非“让人眼看不见”。

　　但加拿大的该款隐形材料，属视觉隐形。人眼之所以能看到物体，是由于物体将照射到其表面的光线反射或折射到人眼中。如果一个物体能吸收绝大多数光线，那么由于它挡住了原本直射入人眼的光线，就会在人眼中显示为黑色。所以，要实现针对人眼的“隐形”，需要满足两个条件：第一，挡住或改变原先直射到人眼的光线；第二，不能增加新的光线射入。视觉隐形的原理正是要减少光线的反射。

　　从理论角度讲，要实现视觉隐形大致有4种思路：

　　一是让被隐形的对象变得完全透明，而且其折射率和空气一样。这样任何光线都可以无碍地穿过，从而实现“隐形”。

　　二是使光线弯曲绕过，从而实现隐形。可以通过场力直接使光线弯曲，也可以通过特殊材料的异性改变光线的方向。

　　三是“保护色隐形”，即与背景显示出一致的色调和反射光。这种隐形方式早已投入人类战争使用，如迷彩服、雪地伪装服等。

　　四是“交叉光线法”，即对从任何一个方向朝隐形者射过来的光线，被其完全吸收后，从身体另一侧沿相同方向射出去。这样任何一条外界光线，都等于是“完全穿过”了隐形者而没有发生任何改变。该隐形法的实现原理是在保护色的基础上拓展的，而展现的效果则类似于完全透明法或者光线绕行法。这一技术的难点是需要对各个方向的光线有精确的捕获与吸收，还要对射出去的光线有完全精准的复制，光线波长、方向、强弱都不能有偏差，这需要日益进步的材料科学和计算机科学来解决。

　　对“量子隐形材料”的几点判断

　　加拿大“超隐形生物科技”公司对其新研制的“量子隐形材料”的公开宣称，引起人们极大关注，但公司对这种材料的技术细节未予披露，也不免令人猜疑。现基于各种认识及相关信息，可对这种材料作出一些判断。

　　通过“弯曲光线”实现隐形具有理论可行性

　　科学家已经证明通过负折射率材料“弯曲光线”从而实现隐形的理论可行性，并在试验室进行了验证。因此，该公司通过“弯曲光线”实现隐形的说法，在理论上具有可行性。

　　尚无真实证明资料，技术成熟度难以判断

　　尽管媒体对“量子隐形材料”进行了大量报道，但消息来源基本都是该公司的一面之辞，尚无任何实物及资料能够佐证其说法。将理论转化为技术，实现可见光的隐形效果还有大量工作要做。

　　另外，“超隐形生物科技”公司这种高调宣传的方式，与该技术的保密性要求有些背道而驰。如果该技术已经实现，必然会获得军方大量投资，并列为高度机密项目，而如果美军官方已投资，美军绝不会允许该公司如此大肆宣扬。目前“超隐形生物科技”公司这种做法，不排除是技术发展遇到瓶颈，希望进一步吸引军方投资的可能。

　　需要进一步跟踪并研究该技术带来的机遇与挑战

　　该新闻受关注度很高，消息报道后4天内世界各国就有5000多份报道。目前“量子隐形材料”是否真正成熟仍有待进一步跟踪，只有在获得更多技术信息及实物报道的基础上才能对其做出判断。

　　尽管还无法证实该报道的真实性，但我们应当对这种隐形技术加以足够的重视。该隐形技术一旦实现，将颠覆当前的战争模式，甚至对社会产生深远影响。对于其带来的机遇与挑战，需要我们认真思考。

　　正在研制的其他几种视觉隐形材料

　　隐形材料是实现隐形技术的物质基础。武器系统采用隐形材料可降低被探测率，提高自身的生存率，增加攻击性，获得最直接的军事效益。因此隐形材料的发展及其在飞机、主战坦克、舰船、火箭弹上应用，已成为国防科技的重要组成部分。

　　目前各国的隐形技术，主要是使用各种吸波、透波材料，实现对雷达的隐形；采用红外遮挡与衰减装置、涂敷红外掩饰涂料等，以降低红外辐射强度，实现对红外探测器的隐形；在可见光隐形上，只是靠涂抹迷彩或改变武器的外形等方法。而该“量子隐形材料”能使“周围的光线发生弯曲”，即光线经过该隐形衣时会绕着走，从而实现隐形。这种使“周围的光线发生弯曲”的隐形材料技术与现行隐形技术完成不同，因而备受关注。

　　普通材料无论表面多光滑，都会向各个角度产生反射。只有把结构做到比光子还要小，才有可能做到足以让光线如同水经过鹅卵石一般地流淌。2008年10月，美国印地安那州普渡大学的材料学专家弗拉吉米尔·沙拉耶夫造出了斗篷隐形衣，他说：“只有超材料才能织就隐形衣”。所谓“超材料”就是超出自然界固有的普通性质。这种材料并不存在于自然界，而是完全由科学家们在试验室研制出来。纳米级微小粒子组成的超材料就是其中之一，它可以让光线拐弯，绕过障碍物。沙拉耶夫用人造原子、中继原子等工程学方法制造出的超材料，具有在三维空间整齐布阵的微小粒子，而且尺寸达到了纳米级，在扫描探针显微镜观察下呈现出有序的微观结构，当微观结构的尺寸与光波的波长相当时，就能够表现出某些光学和电磁学上的特异性。他依靠一排从中心点开始向外辐射的微型针，将光的折射和扭曲减少到几乎为零，使得围绕着隐形衣的光线发生弯曲，致使人们看不见隐形衣。

　　2008年，美国加州大学伯克利分校材料科学部首席研究员和纳米科学工程研究中心主任张翔（音译）带领他的研究团队，利用硅纳米材料制造出了一种隐形斗篷。他们研制的“渔网”形结构隐形材料，可以在接近红外线的范围内，使光线产生负折射，从而使物体隐形。该复合材料具备隐形功能的核心在于其特殊的结构——他们用银、镁这些常见金属的氟化物构成网状材料，再将多孔氧化铝生成的纳米银线穿插在其中，这样形成的复合材料会改变光线的方向。这也是天然物质不可能具备的特性。

　　隐形材料另一关键技术：解决隐形衣内外之间的沟通

　　在隐形的同时，还要让隐形人能清楚地看到外面的情况，这种反隐形技术也是关键技术，即解决隐形衣内外之间的沟通问题。

　　俄国科学家菲斯拉格于1967年最先提出了“负折射率材料”的概念。由于光在空气中的传播速度最快，所以自然界中所有的材料都是正折射率材料。光入射到具有正折射率材料的界面时，投射光线和折射光线分别位于界面法线两侧。而当光从具有正折射率的材料入射到具有负折射率材料的界面时，入射光线和折射光线处在于界面法线方向同一侧，即在这种材料中，光出现了扭曲。光线转弯了，负折射率材料和隐藏在负折射率材料内的物体也就“隐形”了。

　　2007年11月，上海交大的陈焕阳博士在美国《应用物理快报》上公布了他对抗隐形技术的研究结果。他和同事们设计出一种光学属性与隐形斗篷完美匹配的材料，“用术语来说，就是一种各向异性负折射率材料，它的阻抗与隐形斗篷的正折射率相匹配。”在他的设想中，可以利用隐形技术做出一道隐藏之门的设计：用隐形技术制作的材料置于大门的中间，就能让门看上去像是和周围的墙一样；而在门内的人则能够通过反隐形技术观察到外面的情况，如敌对目标的一举一动。

　　军事作战对隐形的渴求，促使隐形材料的研究不断深化。我们将继续关注隐形材料的最新研究成果。

　　张宏光 黄天智 曹晓东 袁文帅

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