工程师开发了一种新的衣服斗篷苗条设计

时间：2021-10-19 09:24:58 来源：

使用介电材料设计极薄的粘附装置。斗篷是一种薄薄的铁氟龙板（浅蓝色），嵌入有许多小圆柱形陶瓷颗粒（深蓝色）。

来自UC San Diego的一支工程师团队开发了一种新设计，用于克隆设备克服了现有的“隐形斗篷”的一些局限性。

在一项新的研究中，加利福尼亚大学的电气工程师，圣地亚哥设计了一种薄薄的粘附装置，并且不会改变隐藏物体周围的光的亮度。这种斗篷背后的技术比隐形性更多的应用，例如集中太阳能和光学通信中的信号速度增加。

“无形可能似乎是魔术起初，但其潜在的概念对每个人都熟悉。所有这一切都需要巧妙的操作，“UC San Diego Jacobs工程学院电气和计算机工程系教授BoubacarKanté说，”学习高级作者“教授。“今天似乎仍然可以达到全面的隐形，但由于最近的粘附设备进展，它可能会成为不久的将来的现实。”

随着他们的名字所暗示的，斗篷是覆盖物体以使它们看起来不可见的设备。粘附后面的想法是改变电磁波的散射 - 例如光和雷达 - 关闭物体，以使其更少可检测到这些波频率。

包装装置的缺点之一是它们通常是笨重的。

“以前的粘贴研究需要许多层的材料隐藏一个物体，斗篷最终比被覆盖的物体的大小更厚，”电气工程博士说。在UC San Diego的学生和该研究的第一作者，最近在电磁研究的期刊上发表。“在这项研究中，我们表明我们可以使用薄的单层薄层粘附。”

研究人员称，他们的斗篷还克服了现有的粘贴设备的另一个基本缺点：“有损失”。斗篷损坏的裂缝反射光线低于其表面的较低强度。

“想象一下，如果你在隐藏物体周围看到亮度急剧下降，那将是一个明显的思路。邦克说，这是在使用有损的粘附装置时会发生什么。“我们在这项研究中取得了什么是”无损“斗篷。它不会失去它反映的光的任何强度。“

许多斗篷都有损失，因为它们是用金属颗粒制成的，其吸收光。研究人员报告说，他们的斗篷设计的一个钥匙是使用称为电介质的非导电材料，这与金属不同不吸收光线。该斗篷包括两个电介质，专有的陶瓷和铁氟龙，在结构上以非常精细的规模定制，以改变光波反射裂开的方式。

与用用覆盖器（底部）覆盖的相同物体的反射图案相比，来自平坦表面（顶部）上的未封闭物体的反射图案，其有效地模仿从完全平坦的表面的反射。

在他们的实验中，研究人员专门设计了一个“地毯”斗篷，它通过铺设坐在平坦表面的顶部的物体来工作。斗篷使整个系统 - 物体和表面 - 通过模仿光表面的反射来显得平坦。任何物体从平坦表面反射不同的光线，但是当物体被斗篷覆盖时，来自不同点的光被反射不同步，有效地消除由物体形状引起的光的整体变形。

“这种粘附装置基本上愚弄了观察者，以思考有一个平坦的表面，”邦克说。

研究人员使用了计算机辅助设计软件，具有电磁模拟来设计和优化斗篷。裂纹砂被为Teflon的薄矩阵，其中嵌入许多小圆柱形陶瓷颗粒，每个颗粒具有不同的高度，这取决于其在裂缝上的位置。

“通过改变每个介电粒子的高度，我们能够控制斗篷上每个点的光的反射，”Hsu解释说。“我们的计算机模拟展示了我们的粘附装置如何表现在现实中。我们能够证明，使用圆柱形介电颗粒设计的薄斗篷可以帮助我们显着降低物体的阴影。“

“用光波做任何我们想要的东西真的很令人兴奋，”康德说。“使用这项技术，我们可以做得更多，而不是让事情看不见。我们可以改变光波被反映的方式，最终将大面积的阳光聚焦在太阳能塔上，就像太阳能集中器一样。我们还预计这项技术可以在光学，室内设计和艺术中拥有应用。“

在UC San Diego高通公司研究所的CALIT2战略研究机会（CSRO）方案的批准是支持这项工作。

出版物：L. Y. Hsu，T. Lepetit和B. Kante，“地毯隐形”极端薄电介质元面，“电磁研究进展，Vol。 152,33-40,2015。

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