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한때 공상 과학 소설의 필수품 인 Cloaking Technology는 최근 몇 년 동안 상당한 진전을 이루었습니다. 이 기술은 빛, 소리 또는 지진파와 같은 전자기파를 조작하여 물체를 보이지 않거나 감지 할 수없는 것을 목표로합니다. 클로킹 장치의 효과는 주로 건설에 사용 된 재료에 달려 있습니다. 이 기사는 다양한 클로킹 필름 자료에 대한 심층적 인 비교 분석과 다양한 응용 분야에서의 효과를 제공합니다.
메타 물질은 자연적으로 발생하는 재료에서 발견되지 않은 특성을 갖도록 설계된 인공 재료입니다. 그것들은 일반적으로 전통적인 방식으로 전자기파를 조작 할 수있는주기적인 구조로 구성되어 있습니다. 메타 물질은 물체 주위에 빛을 구부릴 수있는 능력으로 인해 클로킹 기술의 최전선에 서서 효과적으로 보이지 않습니다.
유효성:
메타 물질은 마이크로파 및 테라 헤르츠 주파수 범위에서의 클로킹에 매우 효과적입니다. 그러나, 필요한 나노 구조를 제조하는 한계로 인해 그들의 효과 성은 가시 광선 주파수에서 감소합니다. 또한, 메타 물질은 종종 좁은 대역폭으로 고통을 겪으므로 특정 주파수에서 물체를 망칠 수 있습니다.
Transformation Optics는 일반 상대성 이론의 원리를 사용하여 빛의 전파를 안내하는 설계 방법론입니다. 재료 내에서 공간 좌표를 조작함으로써 변환 광학은 물체 주위에 빛을 지휘하여 클로킹 효과를 만듭니다. 변환 광학을 사용하여 설계된 재료는 종종 메타 물질 또는 기타 고급 재료를 포함합니다.
유효성:
혁신 광학은 이론적으로 거의 완벽한 망토를 달성 할 수 있습니다. 그러나, 실제 구현은 필요한 굴절률을 갖는 재료의 가용성에 의해 제한된다. 이러한 재료를 제조하는 복잡성은 또한 중요한 도전을 제기합니다. 이러한 한계에도 불구하고, 변환 광학은 광 섬유 및 도파관과 같은 응용 분야에서 약속을 보여 주었다.
플라즈몬 물질은 금속과 유전체 사이의 계면에서 전자의 코 히어 런트 진동 (나노 스케일에서 빛을 조작하기 위해 표면 플라즈몬)을 이용합니다. 이 재료는 음모 굴절을 달성 할 수 있는데, 이는 클로킹 장치의 주요 요구 사항입니다. 일반적인 플라즈몬 물질에는 금,은 및 기타 고귀한 금속이 포함됩니다.
유효성:
플라스몬 물질은 가시적 및 근적외선 주파수에 효과적이므로 광학 클로킹 응용 분야에 적합합니다. 그러나 흡수로 인한 높은 손실로 고통을 겪어 클로킹 장치의 전반적인 효과를 줄일 수 있습니다. 재료 과학의 발전은 이러한 손실을 완화하고 플라즈몬 망토의 성능을 향상시키기 위해 진행되고 있습니다.
광음 결정은 반도체 결정의 주기적 전위가 전자에 영향을 미치는 유사한 방식으로 광자의 운동에 영향을 미치는주기적인 광학 나노 구조이다. 특정 파장의 빛에 대한 밴드 갭을 생성함으로써, 광학 결정을 사용하여 물체 주위의 빛을 안내하여 클로킹 효과를 달성 할 수 있습니다.
유효성:
광 결정은 특정 파장, 특히 적외선 및 전자 레인지 범위에서 클로킹에 매우 효과적입니다. 그러나, 그들의 효과는 필요한 정밀도로 대규모 광자 결정을 제조하는 데 어려움이 있기 때문에 제한됩니다. 또한, 광 결정은 일반적으로 좁은 대역폭에서 작동하여 다목적 성을 제한합니다.
비전도성이없고 전기장에 의해 편광 될 수있는 유전체 재료는 클로킹 응용 분야를 위해 탐색되었다. 재료의 유전체 특성을주의 깊게 설계함으로써 물체 주위에 빛을 구부리는 그라디언트 인덱스를 만들 수 있습니다.
유효성:
유전체 재료는 플라즈몬 물질에 대한 저소도 대안을 제공하여 광학 클로킹에 적합합니다. 그러나 필요한 그라디언트 지수를 달성하려면 재료의 조성 및 구조를 정확하게 제어해야하며, 이는 어려울 수 있습니다. 이러한 도전에도 불구하고, 유전체 망토는 이론적 및 실험 연구에서 약속을 보여 주었다.
대부분의 클로킹 연구는 전자기파에 중점을 두지 만, 음향 메타 물질은 음파를 조작하도록 설계되었습니다. 이 재료는 소나 및 기타 음향 탐지 방법에 물체를 감지 할 수없는 음향 망토를 만드는 데 사용될 수 있습니다.
유효성:
어쿠스틱 메타 물질은 실험실 환경, 특히 수중 응용 분야에서 효과적인 클로킹을 보여 주었다. 그러나 그들의 성능은 음파의 빈도와 메타 물질의 특정 설계에 크게 의존합니다. 실질적인 사용을 위해 이러한 재료를 확장하는 것은 여전히 중요한 과제입니다.
지진 메타 물질은 지진파를 조작하여 지진으로부터 구조물을 보호하도록 설계되었습니다. 지진 망토를 만들어 이러한 재료는 건물 주변의 지진파를 리디렉션하여 지진의 영향을 줄일 수 있습니다.
유효성:
지진 메타 물질은 시뮬레이션 및 소규모 실험에서 약속을 보여 주었다. 그러나 대규모에서 지진 망토를 실질적으로 구현하면 중요한 엔지니어링 문제가 발생합니다. 이들 재료의 효과는 또한 실제 환경에서 지진파 전파의 복잡성에 의해 영향을받습니다.
클로킹 필름 재료의 효과는 적용 및 사용 된 재료의 특정 특성에 따라 크게 다릅니다. 메타 물질 및 변환 광학 광학은 전자기 클로킹을위한 유망한 솔루션을 제공하는 반면, 플라즈몬 재료와 광학 결정은 광학 클로킹을위한 효과적인 옵션을 제공합니다. 유전체 재료는 저소도 대안을 제공하며 음향 및 내진 메타 물질은 각각 소리와 지진파로의 클로킹 기술을 확장합니다.
상당한 발전에도 불구하고 실제 응용 분야를 위해 이러한 재료를 제조하고 확장하는 데 실질적인 과제가 남아 있습니다. 재료 과학 및 공학에 대한 지속적인 연구는 클로킹 기술에서 가능한 것의 경계를 계속해서 발전시켜 진정한 보이지 않는 성취에 더 가까워 질 것입니다.
