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液態金屬“超材料皮膚”可躲過雷達偵察

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美國愛荷華州立大學(Iowa State University)的工程師開發出一種軟性、可伸縮且可調諧的“超材料皮膚”(meta-skin),能以多排小型液態金屬來隱藏物體,使其得以躲過鷹眼(sharp eye)雷達系統的偵察。這種超材料可加以調諧,藉由控制這種聚合物超材料薄層的拉伸與撓曲,大幅降低各種雷達頻率的反射。

 

“我們認為這種meta-skin技術將在電磁頻率調諧、屏蔽和散射抑制方面找到許多應用,”愛荷華大學究人員在《科學報告》(Scientific Reports)期刊中發表這項研究。

 

為了證明利用軟性、可調諧的液態金屬技術能夠壓縮電磁波或甚至是很短波長的可見光,研究人員們建置了嵌入多排裂環諧振器的矽薄層。電諧振器以液體合金(galinstan)進行填充——這種galinstan是一種在室溫下液化的金屬合金,而且比其他的液體金屬(如汞)較不具有毒性。

 

 

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這種像皮膚般軟性、可拉伸與調諧的meta-skin能夠擷取雷射波,以及隱藏物體使其不至于被偵測到(來源:Iowa State University)

 

這些小型的環形諧振器外半徑約2.5mm、厚度約0.5mm,彼此間的間距約1mm,從而創造出小型且彎曲的液體線段。

 

環形諧振器可形成電感,而其間的間距則產生電容,結合二者共同創造出能夠在一定頻率下擷取與抑制雷射波的諧振器。拉伸這種超材料meta-skin,將會改變內部液體金屬環的大小,同時也改變了設備所能抑制的頻率。

 

根據測試結果顯示,在8-10GHz頻率范圍內約可達到75%的雷達抑制效果。而當以這種meta-skin薄層包覆物體時,可從所有的入射方向與觀察角度抑制雷達波。

 

相較于傳統的隱形技術僅減少背向散射(功率反射回探測雷達)的方式,研究人員表示,meta-skin技術采用的方式是完全不同的。

 

“我們的長期目標在于縮小這些設備的尺寸,”研究人員Liang Dong表示,“接著,我們希望能以更高頻率的電磁波來進行這項研究,例如可見光或紅外線等。雖然這還需要先進的納米制造技術和相應的結構改造,但我們認為,這項研究證明了頻率調諧與擴展以及能以皮膚般超材料實現多向波形抑制的的概念。”

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