“渔网”形隐形材料电子显微镜扫描剖面图。(来源:光明日报)
在热量中隐形
目前,隐形领域的进步都是基于光学的基本原理,其关键在于用特殊材料使光发生弯曲,从而让光绕过某个空间传播。有鉴于此,埃克斯—马赛大学和法国国家科学研究中心的联合研究员塞巴斯蒂安·古纳佑领导的团队决定弄清楚同样的方法是否能用于热扩散。他们的研究结果证实,利用光隐形斗篷技术的很多原理,能够研制让物体对热隐身或将热集中于某一区域的“热隐形斗篷”。
古纳佑说:“这项研究希望能采用声波和光波领域已经取得成功的隐形方法,控制热的扩散。”不过,尽管这项技术的基本原理与光学隐形斗篷类似,但还是有区别——隐形斗篷研究以改变波的轨迹为目的,包括光波和声波等,但热学领域与波领域的最大区别是,热学包含的物理现象是扩散而不是波的传播。
为了制造出热隐形斗篷,古纳佑和同事将光学的物理原理应用到热扩散的方程式中。他们发现,热隐形斗篷技术可以实现。在他们的方法中,热量从温度高的物体扩散向温度低的物体,通过空间任何区域的热量大小用等温线之间的距离表示。古纳佑和同事修改了等温线的几何形状,使等温线不通过循环区域就能到达热量扩散的目的地。这样,在目的地的物体就实现了对热隐形。古纳佑说:“我们设计出的这个斗篷能让某一区域对热隐形,或迫使热集中于一个小区域,接着快速加热该区域。”
最新的热隐形斗篷技术可以应用于很多方面。例如,可以防止纳米电子和微电子设备过热——这是电子和半导体工业面临的最大挑战之一。大型计算机和航空航天领域也有望从中受益。而让热量集中的特点,可以在太阳能工业中找到用武之地。
无论是科学家,还是哈利·波特迷,都希望拥有哈利·波特一样的隐形斗篷。科学家们也正在试图接近这一梦想,不过,研发隐形斗篷面临很多挑战,目前还很难做到完全不反射光线。而且,由于现阶段技术还不够成熟,隐形斗篷想要用在较大的物体上,还得耐心等上几年。