要论《哈利波特》中最令人着迷的宝物,隐形斗篷必须有姓名,事实上,借助一种叫“超材料”的东西,这种听起来只存在于魔法世界的东西,正在变成现实。
早在初中物理课上,我们就学过光的反射:当光照到物体表面时,有一部分光被反射回来,所以我们能看到自然界的各种物体。在这种情况下,入射光线和反射光线分居法线两侧,那么假如让入射光线和反射光线位于法线同侧,也就是反射角小于90度,物品是不是就有可能隐身?
左为光线在正常水面的折射,右为超材料下的反射
前苏联理论物理学家菲斯拉格(Veselago)早在年便提出这一脑洞大开的想法,不过受当时技术的限制,这一设想直到年才由美国科学家戴维-史密斯和他的同事实现,在试验中,他们成功地借助一种运用了微波技术的材料,将一个直径5厘米的铜制小圆筒隐藏起来,宣告了超材料的诞生。
超材料,英文为Metamaterial,“meta-”表示“超出、另类”等含义,是一种人工复合结构或复合材料,具备天然材料所没有的超常物理性质,其中就包括让光沿锐角折射。近年来,科学家们沿着菲斯拉格的理论,利用现代加工制造技术和半导体技术,设计制造了出各种超材料,实现了让光波、雷达波、无线电波、声波甚至地震波弯曲的梦想。
别以为这种前沿技术离我们很远,除了在实验室中的各种新奇发明外,超材料也逐渐在我们的日常生活中落地,比如通信天线。简单来说,超材料可以将两个天线之间的距离等效变长,从而减少天线间的信号干扰,从而大幅缩小天线尺寸,且天线核心性能不发生退化。
ICT巨头华为就在其基站天线上使用超材料meta技术设计出了高效率、多频段天线,使得单个天线可以集成多个频段同时具有较高的效率。在此基础上,华为又开发了全新的Metaline天线结构,并将其引入最新发布的轻薄本MatebookD16上。
Metaline天线利用了超材料特性,可以通过分布式加载,在不改变天线频率的情况下,实现更大的尺寸。天线尺寸大的好处显而易见:信号更好,网速更快。根据华为给出的数据,相比普通天线,Metaline天线的信号转化效率提升56%
在下载大文件但又不需要操作电脑的时候,很多人习惯合盖下载,但如今很多中高端笔记本喜欢采用金属外壳,而金属本身会阻碍信号,因此在合盖后,笔记本天线的性能会受到极大干扰,但得益于Metaline天线,MateBookD16在合盖后依然能保持流畅稳定的网络。
此外,普通笔记本因为离路由器太远,或与路由器之间相隔多堵墙,导致WiFi信号不稳定、网络卡顿的情况,在MateBookD16中也得到了极大改善,居家办公的朋友再也不能以“家里网卡了”为由失联了(bushi)。
超材料正在渗透到越来越多学科,我们也期待未来能够在更多产品中看到超材料的身影,比如说,真正可以隐形的斗篷什么时候可以有?