研究人员开发能够捕获和抑制电磁波的超蒙皮

李洪兴

据美国《科学报告》杂志最近报道称，美国衣阿华州立大学的工程技术人员开发了一种新型的可伸缩可弯折的弹性“超蒙皮”（“meta-skin”）。“超蒙皮”采用成行的细小液态金属元件遮盖物体，使之难以被雷达探测到。“超蒙皮”的名称来自于“超材料”（metamaterials），“超材料”是指无法在自然界中找到且能够操控电磁波的复合材料。聚合物超蒙皮经过拉伸和弯曲调整，能够减小频率范围很宽的雷达波的反射。研究人员认为，超蒙皮技术可在电磁频率调谐、屏蔽和散射抑制中获得广泛应用。

超蒙皮的主要发明者是衣阿华州立大学电气和计算机工程系的董良副教授和宋继明教授。参与相关工作的还有杨思明、刘鹏、王秋古和杨明达（以上所有人名均为音译）。相关研究计划得到了美国国家科学基金会和中国奖学金委员会的支持。

董良具有制造微型器件、纳米器件以及参与聚合物工作的背景，宋继明则拥有寻求电磁波新应用的专门技术。他们一起工作，希望能够证明一种新的理念，即电磁波，甚至波长比较短的可见光，都能够采用柔性的可调液态金属技术进行抑制。

他们研制出了嵌入成行开口环状谐振器的硅树脂片。电子谐振器中填充最终得到了成行嵌入硅树脂片层中的分离环形谐振器，电谐振器充满了在室温下呈液态的镓铟锡合金（galinstan）。这种液态金属合金的毒性要低于诸如汞等其他液态金属。环形谐振器的外径为2.5毫米，宽度为0.5毫米。环形谐振器之间有1毫米的间隙，实质上产生小而弯曲的液态金属节。开口环产生电感，间隙产生电容，这两者构成谐振器，能够捕获和抑制一定频率的雷达波。将超蒙皮拉伸，就可以改变液态金属环的大小，进而改变器件的抑制频率。

试验表明，超蒙皮对于频率在8～10吉赫兹的雷达波，抑制率大约为75%。如果物体被超蒙皮所包裹，所有入射方向和所有观察角度的雷达波都会受到抑制。因此，超蒙皮技术与传统的隐身技术不同，后者只是减少后向散射，也就是减少向探测雷达反射的雷达能量。

研究人员相信超蒙皮将来有可能被用来覆盖下一代隐身飞机的表面，甚至还希望可以用来制作隐身斗篷。他们的长期目标是缩小器件体积，然后将它们应用于更高频率的电磁波，例如可见光和红外光。他们认为，虽然今后的应用需要先进的纳米制造技术和适当的结构改型，但是他们的研究已经证明了频率调整和增宽的概念以及运用蒙皮型超材料进行的多方向电磁波抑制。