Исследователи разработали новый дизайн маскирующего устройства, которое преодолевает некоторые ограничения существующих «плащей-невидимок». В новом исследовании инженеры-электрики из Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали маскирующее устройство, которое является одновременно тонким и не изменяет яркость света вокруг скрытого объекта. Технология, лежащая в основе этого плаща, будет иметь больше применений, чем невидимость, например, концентрация солнечной энергии и увеличение скорости передачи сигнала в оптических коммуникациях.
Сначала невидимость может показаться магией, но лежащие в ее основе концепции знакомы всем. Все, что для этого требуется, - это умелое манипулирование нашим восприятием», - сказал Бубакар Канте, профессор кафедры электротехники и вычислительной техники инженерной школы Джейкобса Калифорнийского университета в Сан-Диего и старший автор исследования. «Полная невидимость все еще кажется недостижимой. сегодня, но это может стать реальностью в ближайшем будущем благодаря недавнему прогрессу в маскировке устройств».
Как следует из названия, плащи - это приспособления, которые закрывают объекты, делая их невидимыми. Идея маскировки состоит в том, чтобы изменить рассеяние электромагнитных волн, таких как свет и радар, от объекта, чтобы сделать его менее заметным для этих волновых частот.
Одним из недостатков маскирующих устройств является их громоздкость.
«Предыдущие исследования маскировки требовали много слоев материалов, чтобы скрыть объект, плащ оказался намного толще, чем размер покрываемого объекта», - сказал Ли-Йи Сюй, доктор электротехники. D. студент Калифорнийского университета в Сан-Диего и первый автор исследования, которое недавно было опубликовано в журнале Progress In Electro Magnetics Research. «В этом исследовании мы показываем, что можем использовать тонкий однослойный лист для маскировки».
Исследователи говорят, что их плащ также преодолевает еще один фундаментальный недостаток существующих устройств маскировки: «с потерями». Плащи с потерями отражают свет с меньшей интенсивностью, чем то, что падает на их поверхность.
«Представьте, если бы вы увидели резкое падение яркости вокруг скрытого объекта, это было бы явным контрольным сигналом. Это то, что происходит, когда вы используете устройство маскировки с потерями», - сказал Канте. «То, чего мы достигли в этом исследовании, - это плащ «без потерь». Он не теряет интенсивности света, который отражает».
Многие плащи с потерями, потому что они сделаны из металлических частиц, которые поглощают свет. Исследователи сообщают, что одним из ключей к дизайну их плаща является использование непроводящих материалов, называемых диэлектриками, которые, в отличие от металлов, не поглощают свет. Этот плащ состоит из двух диэлектриков, запатентованной керамики и тефлона, которые структурно адаптированы в очень тонком масштабе, чтобы изменить способ отражения световых волн от плаща.
В своих экспериментах исследователи специально разработали «ковровый» плащ, который работает, скрывая объект, находящийся поверх плоской поверхности. Плащ делает всю систему - объект и поверхность - плоской, имитируя отражение света от плоской поверхности. Любой объект отражает свет по-разному от плоской поверхности, но когда объект закрыт плащом, свет из разных точек отражается несинхронно, эффективно компенсируя общее искажение света, вызванное формой объекта.
«Это маскирующее устройство в основном обманывает наблюдателя, заставляя его думать, что поверхность плоская», - сказал Канте.
Исследователи использовали программное обеспечение для автоматизированного проектирования с электромагнитным моделированием для разработки и оптимизации плаща. Плащ был смоделирован как тонкая тефлоновая матрица, в которую было встроено множество маленьких цилиндрических керамических частиц, каждая из которых имела разную высоту в зависимости от ее положения на плаще.
«Изменяя высоту каждой диэлектрической частицы, мы смогли контролировать отражение света в каждой точке плаща», - объяснил Сюй. «Наше компьютерное моделирование показывает, как наше маскирующее устройство будет вести себя в реальности. Мы смогли продемонстрировать, что тонкий плащ, созданный из диэлектрических частиц цилиндрической формы, может помочь нам значительно уменьшить тень объекта».
«Делать со световыми волнами все, что мы хотим, очень увлекательно», - сказал Канте. «Используя эту технологию, мы можем сделать больше, чем сделать вещи невидимыми. Мы можем изменить способ отражения световых волн по желанию и в конечном итоге сфокусировать большую площадь солнечного света на солнечной электростанции, как это делает солнечный концентратор. Мы также ожидаем эта технология найдет применение в оптике, дизайне интерьера и искусстве."