研究人員開發(fā)能夠捕獲和抑制電磁波的超蒙皮

李洪興

據(jù)美國《科學報告》雜志最近報道稱，美國衣阿華州立大學的工程技術(shù)人員開發(fā)了一種新型的可伸縮可彎折的彈性“超蒙皮”（“meta-skin”）?！俺善ぁ辈捎贸尚械募毿∫簯B(tài)金屬元件遮蓋物體，使之難以被雷達探測到?！俺善ぁ钡拿Q來自于“超材料”（metamaterials），“超材料”是指無法在自然界中找到且能夠操控電磁波的復合材料。聚合物超蒙皮經(jīng)過拉伸和彎曲調(diào)整，能夠減小頻率范圍很寬的雷達波的反射。研究人員認為，超蒙皮技術(shù)可在電磁頻率調(diào)諧、屏蔽和散射抑制中獲得廣泛應用。

超蒙皮的主要發(fā)明者是衣阿華州立大學電氣和計算機工程系的董良副教授和宋繼明教授。參與相關(guān)工作的還有楊思明、劉鵬、王秋古和楊明達（以上所有人名均為音譯）。相關(guān)研究計劃得到了美國國家科學基金會和中國獎學金委員會的支持。

董良具有制造微型器件、納米器件以及參與聚合物工作的背景，宋繼明則擁有尋求電磁波新應用的專門技術(shù)。他們一起工作，希望能夠證明一種新的理念，即電磁波，甚至波長比較短的可見光，都能夠采用柔性的可調(diào)液態(tài)金屬技術(shù)進行抑制。

他們研制出了嵌入成行開口環(huán)狀諧振器的硅樹脂片。電子諧振器中填充最終得到了成行嵌入硅樹脂片層中的分離環(huán)形諧振器，電諧振器充滿了在室溫下呈液態(tài)的鎵銦錫合金（galinstan）。這種液態(tài)金屬合金的毒性要低于諸如汞等其他液態(tài)金屬。環(huán)形諧振器的外徑為2.5毫米，寬度為0.5毫米。環(huán)形諧振器之間有1毫米的間隙，實質(zhì)上產(chǎn)生小而彎曲的液態(tài)金屬節(jié)。開口環(huán)產(chǎn)生電感，間隙產(chǎn)生電容，這兩者構(gòu)成諧振器，能夠捕獲和抑制一定頻率的雷達波。將超蒙皮拉伸，就可以改變液態(tài)金屬環(huán)的大小，進而改變器件的抑制頻率。

試驗表明，超蒙皮對于頻率在8～10吉赫茲的雷達波，抑制率大約為75%。如果物體被超蒙皮所包裹，所有入射方向和所有觀察角度的雷達波都會受到抑制。因此，超蒙皮技術(shù)與傳統(tǒng)的隱身技術(shù)不同，后者只是減少后向散射，也就是減少向探測雷達反射的雷達能量。

研究人員相信超蒙皮將來有可能被用來覆蓋下一代隱身飛機的表面，甚至還希望可以用來制作隱身斗篷。他們的長期目標是縮小器件體積，然后將它們應用于更高頻率的電磁波，例如可見光和紅外光。他們認為，雖然今后的應用需要先進的納米制造技術(shù)和適當?shù)慕Y(jié)構(gòu)改型，但是他們的研究已經(jīng)證明了頻率調(diào)整和增寬的概念以及運用蒙皮型超材料進行的多方向電磁波抑制。