Trước khi thực sự xây dựng các thiết bị, nghiên cứu lý luận đã được tiến hành. Sau đây là một trong hai nghiên cứu chấp nhận đồng thời bởi một tạp chí khoa học, cũng được phân biệt là một trong những công trình lý thuyết được xuất bản đầu tiên cho một chiếc áo tàng hình.

Kiểm soát điện từ trường

Việc khai thác "ánh sáng", các quang phổ điện từ, được thực hiện với đối tượng phổ biến và vật liệu mà kiểm soát và chỉ đạo các trường điện từ. Ví dụ như một kính ống kính trong một máy ảnh được sử dụng để tạo ra một hình ảnh, một lồng kim loại có thể được dùng để kiểm tra các thiết bị nhạy cảm, và ăng ten vô tuyến được thiết kế để truyền và nhận được chương trình phát sóng FM hàng ngày. Đồng nhất vật liệu, mà thao tác hoặc điều bức xạ điện từ, chẳng hạn như thấu kính thủy tinh, được giới hạn trong giới hạn trên của cải để sửa quang sai. Sự kết hợp của tính không đồng nhất vật liệu ống kính có thể sử dụng độ dốc chỉ số khúc xạ, nhưng phạm vi có xu hướng hạn chế.[2]

Siêu vật liệu đã được giới thiệu về một thập kỷ trước, và những mở rộng kiểm soát các bộ phận của quang phổ điện từ; từ lò vi sóng, để terahertz, để hồng ngoại. Về mặt lý thuyết, siêu vật liệu, như là một phương tiện truyền dẫn, cuối cùng sẽ mở rộng kiểm soát và định hướng của trường điện từ vào quang phổ nhìn thấy được. Do đó, một chiến lược thiết kế được giới thiệu vào năm 2006, cho thấy một siêu vật liệu có thể được thiết kế với ý gán các giá trị tích cực hay tiêu cực của permittivity và tính thấm, mà cũng có thể là độc lập đa dạng theo ý muốn. Sau đó, kiểm soát trực tiếp của điện từ trường trở thành có thể, đó là có liên quan đến tiểu thuyết và thiết kế ống kính bình thường, cũng như một thành phần của các lý thuyết khoa học cho che đậy của các đối tượng từ phát hiện điện từ[2]

Mỗi thành phần phản ứng độc lập với bức xạ sóng điện từ khi nó di chuyển qua vật liệu, kết quả không đồng nhất điện từ đối với mỗi thành phần. Mỗi thành phần có phản ứng riêng của mình với bên ngoài lĩnh vực điện và từ trường của các nguồn bức xạ. Kể từ khi các thành phần này nhỏ hơn so với bức xạ có bước sóng nó được hiểu rằng một vĩ mô nhìn bao gồm một giá trị có hiệu quả cho cả hai permittivity và tính thấm. Những vật liệu này tuân theo các quy luật vật lý, nhưng hành xử khác nhau từ vật liệu bình thường. Siêu vật liệu là vật liệu nhân tạo thiết kế để cung cấp các tài sản mà "có thể không có sẵn trong tự nhiên". Những vật liệu này thường được tính từ cấu trúc hơn là thành phần, cách sử dụng bao gồm của nhỏ không đồng nhất ban hành hành vi vĩ mô có hiệu quả.

Các đơn vị cấu trúc của vật liệu meta có thể được thay đổi trong hình dạng và kích thước. Thành phần của chúng, và hình thức hay cấu trúc của chúng, có thể tinh chỉnh. Tạp có thể được thiết kế, và sau đó được đặt tại các vị trí mong muốn để thay đổi các chức năng của một vật liệu. Khi lưới là không đổi, các tế bào có kích thước nhỏ hơn so với ánh sáng bức xạ.[6][31][32][33]

Chiến lược thiết kế có cốt lõi của nó không đồng nhất hợp siêu vật liệu có tác dụng hướng, theo ý muốn, số lượng được bảo tồn của điện từ. Những số lượng là đặc biệt, các lĩnh vực chuyển điện D, các từ cường độ trường B, và các vector Poynting S. Về mặt lý thuyết, khi liên quan đến các đại lượng được bảo tồn, hoặc các lĩnh vực, các siêu vật liệu thể hiện một khả năng tăng gấp đôi. Đầu tiên, các trường có thể được tập trung vào một hướng nhất định. Thứ hai, họ có thể được thực hiện để tránh hoặc bao quanh đối tượng, trả lại mà không nhiễu loạn con đường ban đầu của họ. Các kết quả này phù hợp với các phương trình Maxwell và nhiều hơn chỉ xấp xỉ ray tìm thấy trong quang hình học. Theo đó, về nguyên tắc, những hiệu ứng này có thể bao gồm tất cả các hình thức của hiện tượng bức xạ điện từ trên tất cả các mức chiều dài.[2][9][34]

Chiến lược thiết kế đưa ra giả thuyết bắt đầu với cố ý chọn một cấu hình của một số tùy ý các nguồn nhúng. Những nguồn trở thành phản ứng cục bộ của permittivity, ε, và độ từ thẩm, μ. Các nguồn được nhúng vào trong một cách tùy tiện lựa chọn phương tiện truyền dẫn với điện môi và từ tính đặc trưng. Là một hệ thống điện trung sau đó có thể được biểu diễn như là một sơ đồ lưới điện[2]

Yêu cầu đầu tiên có thể được di chuyển một bộ đồng phục điện trường trong không gian, nhưng theo một hướng nhất định, mà tránh một đối tượng hoặc vật cản. Tiếp theo loại bỏ và nhúng hệ thống trong môi trường đàn hồi có thể bị cong vênh, xoắn, kéo hoặc kéo dài như mong muốn. Các điều kiện ban đầu của các trường được ghi lại trên một lưới Descartes. Khi môi trường đàn hồi bị biến dạng trong một, hoặc kết hợp của các khả năng mô tả, cùng một quá trình kéo căng và được ghi danh vào lưới Descartes. Cùng một tập hợp những vặn vẹo bây giờ có thể được ghi lại, xảy ra khi phối hợp chuyển đổi:

Do đó, các permittivity, ε, và thấm, μ, là tỷ lệ hiệu chuẩn bởi một yếu tố phổ biến. Điều này ngụ ý rằng chưa chính xác, sự tương tự xảy ra với các chỉ số khúc xạ. Giá trị Renormalized của permittivity và tính thấm được áp dụng trong các mới hệ thống phối hợp. Đối với các phương trình tái chuẩn hóa #.[2]

Áp dụng đối với các thiết bị tàng hình

Với các thông số trên các hoạt động, hệ thống, một siêu vật liệu, bây giờ có thể được hiển thị để có thể che giấu một vật thể có kích thước tùy ý. Chức năng của nó là để thao tác các tia đến, đó là về để tấn công các đối tượng. Những tia điện từ thay vì gọi đến được lái xung quanh đối tượng của các siêu vật liệu, sau đó trả chúng về quỹ đạo ban đầu của họ. Là một phần của các thiết kế có thể giả định rằng không có bức xạ rời khối lượng che giấu không gian, và không có bức xạ có thể nhập vào không gian. Như được minh họa bằng các chức năng của các siêu vật liệu, bất kỳ bức xạ cố gắng để thâm nhập được lái xung quanh không gian hoặc các đối tượng trong không gian, trở về với hướng ban đầu. Nó xuất hiện với bất kỳ quan sát thấy khối lượng che giấu không gian trống rỗng, thậm chí với một đối tượng có mặt tại đó. Một đối tượng tùy ý có thể được ẩn vì nó vẫn còn bị ảnh hưởng bởi bức xạ bên ngoài.[2]

Một quả cầu có bán kính R 1 được chọn là đối tượng được ẩn. Các khu vực che đậy là được chứa trong các annulus R 1 <r <R 2. Một chuyển đổi đơn giản mà đạt được kết quả mong muốn có thể được tìm thấy bằng cách lấy tất cả các trường trong khu vực r <R 2 và nén chúng vào các khu vực R 1 <r <R 2. Việc phối hợp biến đổi không làm thay đổi các phương trình Maxwell. Chỉ có giá trị của ε 'và μ'change theo thời gian.

Rào cản tàng hình

Có những vấn đề cần giải quyết để đạt được tàng hình che đậy. Một vấn đề liên quan đến ray tracing, là đẳng hướng hiệu ứng của vật liệu trên các tia điện từ nhập "hệ thống". Bó song song của các tia, (xem hình trên), đứng đầu trực tiếp với trung tâm là đột ngột và cong, cùng với tia nước láng giềng, được buộc chặt vào và thắt chặt vòng cung. Điều này là do sự thay đổi nhanh chóng trong các doanh nghiệp chuyển dịch và chuyển permittivity ε 'và thấm μ '. Vấn đề thứ hai là, trong khi nó đã được phát hiện ra rằng các siêu vật liệu được lựa chọn có khả năng làm việc trong các thông số của hiệu ứng dị hướng và chuyển dịch liên tục của ε và μ ', giá trị ε và μ' không thể là rất lớn hoặc rất nhỏ. Vấn đề thứ ba là các siêu vật liệu được lựa chọn hiện tại không thể đạt được rộng rãi, phổ tần số khả năng. Điều này là bởi vì các đường cong tia phải xung quanh "che giấu" hình cầu, và do đó có quỹ đạo dài hơn đi qua không gian tự do, hoặc không khí. Tuy nhiên, các tia sáng phải đến xung quanh phía bên kia của quả cầu trong giai đoạn đầu với bức xạ ánh sáng. Nếu điều này xảy ra thì vận tốc pha vượt quá vận tốc ánh sáng trong chân không, mà là giới hạn tốc độ của vũ trụ. (Lưu ý, điều này không vi phạm các quy luật vật lý). Và, với một sự vắng mặt theo yêu cầu của tần số phân tán, các vận tốc nhóm sẽ giống hệt nhau với vận tốc pha. Trong bối cảnh của thí nghiệm này, vận tốc nhóm có thể không bao giờ vượt quá vận tốc ánh sáng, do đó các thông số phân tích có hiệu quả trong chỉ có một tần số [2]

Trong phương tiện truyền thông chuyển đổi

Mục tiêu sau đó là tạo ra sự khác biệt không rõ ràng giữa một khối lượng che giấu không gian và sự truyền sóng điện từ trong không gian trống rỗng. Nó sẽ xuất hiện rằng việc đạt được một (100%) lỗ hoàn toàn che giấu, nơi một đối tượng có thể được đặt và ẩn xem, là không thể xảy ra. Vấn đề là như sau: để mang hình ảnh, ánh sáng truyền trong một phạm vi liên tục hướng. Các phân tán dữ liệu của sóng điện từ, sau khi đập vào một đối tượng hoặc lỗ, là duy nhất so với tuyên truyền ánh sáng trong không gian trống rỗng, và do đó có thể dễ dàng nhận thấy. Tuyên truyền ánh sáng trong không gian trống rỗng là phù hợp chỉ với không gian trống rỗng. Điều này bao gồm tần số vi sóng[9]

Mặc dù lý luận toán học cho thấy sự che giấu hoàn hảo là không thể xảy ra vì bản chất sóng của ánh sáng, vấn đề này không áp dụng đối với các tia điện từ, tức là, các lĩnh vực quang học hình học. Không hoàn hảo có thể được thực hiện tùy tiện, và theo cấp số nhân nhỏ cho các đối tượng là lớn hơn nhiều so với bước sóng của ánh sáng.[9]

Về mặt toán học, điều này hàm ý n <1, vì các tia đi theo con đường ngắn nhất và do đó trong lý thuyết tạo ra một sự che giấu hoàn hảo. Trong thực tế, một số tiền nhất định của khả năng hiển thị có thể chấp nhận xảy ra, như đã nói ở trên. Phạm vi của các chỉ số khúc xạ của (vật liệu quang học) điện môi cần phải qua một rộng quang phổ để đạt được che giấu, với ảo tưởng được tạo ra bằng cách truyền sóng trong không gian trống rỗng. Những nơi n <1 sẽ là con đường ngắn nhất cho các ray xung quanh đối tượng mà không bị méo pha. Trồng cấy nhân tạo các không gian trống có thể đạt được trong lò vi sóng-to- terahertz loạt. Trong công nghệ tàng hình, trở kháng phù hợp có thể dẫn đến sự hấp thụ sóng điện từ tươi cười chứ không phản xạ, vì thế, trốn tránh sự phát hiện của radar. Những nguyên tắc chung cũng có thể được áp dụng cho các sóng âm thanh, nơi chỉ số n mô tả tỷ lệ của các địa phương vận tốc pha của sóng với giá trị lớn. Do đó, nó sẽ rất hữu ích để bảo vệ một không gian từ bất kỳ nguồn âm thanh phát hiện. Điều này cũng hàm ý bảo vệ từ sonar. Hơn nữa, những nguyên tắc chung được áp dụng trong các lĩnh vực đa dạng như tĩnh điện, cơ học chất lỏng, cơ học cổ điển, và hỗn loạn lượng tử.[9]

Về mặt toán học, nó có thể được chỉ ra rằng các làn sóng tuyên truyền là không thể phân biệt từ không gian trống rỗng nơi tia sáng truyền theo đường thẳng. Trung thực hiện một ánh xạ bảo giác quang học để không gian trống rỗng.[9]

Tàng hình ở tần số vi sóng

Bước tiếp theo, sau đó, là để thực sự che giấu một đối tượng bằng cách kiểm soát các trường điện từ. Bây giờ, khả năng chứng minh và lý thuyết cho các trường điện từ được kiểm soát đã mở ra một lĩnh vực mới, quang học. Danh mục này được bắt nguồn từ phối hợp biến đổi sử dụng để tạo ra con đường biến cho sự truyền ánh sáng thông qua một vật liệu. Cách biểu diễn này được dựa trên lý thuyết đơn thuốc trước đó, cùng với việc hoàn thành các thí nghiệm lăng kính. Một ứng dụng có thể có của quang học và vật liệu là cloaking điện cho mục đích vẽ một khối lượng hoặc đối tượng không thể phát hiện bức xạ sự cố, bao gồm cả bức xạ thăm dò.[3][35][36]

Cách biểu diễn này, lần đầu tiên, thực sự che giấu một đối tượng với các trường điện từ, sử dụng các phương pháp thiết kế cố tình thay đổi không gian. Đây là kết quả của việc nhúng các nguồn điện được thiết kế cố trong các siêu vật liệu.[37]

Như đã thảo luận trước đó, các lĩnh vực sản xuất bằng siêu vật liệu được nén vào một vỏ (phối hợp biến đổi) xung quanh các khối lượng giờ che giấu. Trước đây đã được hỗ trợ lý thuyết; Thí nghiệm này đã chứng minh hiệu quả thực sự xảy ra. Phương trình Maxwell là vô hướng khi áp dụng chuyển đổi tọa độ, chỉ tensor permittivity và tính thấm tensor bị ảnh hưởng, mà sau đó trở thành không gian biến thể, và đồng bộ hai chiều phụ thuộc dọc theo các trục khác nhau. Các nhà nghiên cứu tuyên bố:

Trước khi trình diễn thực tế, các giới hạn thí nghiệm của các trường chuyển đổi được tính toán xác định, ngoài việc mô phỏng, khi cả hai đã được sử dụng để xác định hiệu quả của chiếc áo choàng.[3]

Một tháng trước khi cuộc biểu tình này, kết quả của một thí nghiệm để không gian xạ điện từ trường bên trong và bên ngoài của siêu vật liệu chiết suất âm đã được công bố trong tháng 9 năm 2006[37] Điều này được sáng tạo bởi vì trước khi đến đây các lĩnh vực lò vi sóng được đo chỉ bên ngoài. Trong thí nghiệm vào tháng chín này permittivity và tính thấm của vi cấu trúc (thay vì macrostructure bên ngoài) của các mẫu siêu vật liệu được đo lường, cũng như sự tán xạ bởi các siêu vật liệu chỉ số tiêu cực hai chiều[37] Điều này đã đưa ra một chỉ số khúc xạ hiệu quả trung bình, mà kết quả trong giả định siêu vật liệu đồng nhất.[37][37]

Sử dụng kỹ thuật này cho thí nghiệm này, lập bản đồ không gian của giai đoạn và biên độ của các bức xạ vi sóng tương tác với các mẫu siêu vật liệu được tiến hành. Hiệu suất của chiếc áo choàng đã được khẳng định bằng cách so sánh bản đồ trường đo để mô phỏng[3]

Đối với cuộc biểu tình này, đối tượng giấu là một hình trụ tiến hành ở bán kính bên trong của chiếc áo choàng. Như các đối tượng lớn nhất có thể được thiết kế cho khối lượng của không gian này, nó có các tính chất tán xạ đáng kể nhất. Các trụ tiến hành được giấu hiệu quả ở hai chiều.[3]

Tàng hình ở tần số hồng ngoại

Các tần số quang học định nghĩa, trong văn học siêu vật liệu, dao động từ hồng ngoại xa, gần hồng ngoại, thông qua việc phổ nhìn thấy được, và bao gồm ít nhất là một phần của tia cực tím. Đến nay khi mà văn chương đề cập các tần số quang học hầu như luôn tần số trong vùng hồng ngoại, mà là dưới quang phổ nhìn thấy được. Trong năm 2009, một nhóm các nhà nghiên cứu công bố che đậy ở tần số quang học. Trong trường hợp này tần số đã được che đậy trung tại 1500 nm hoặc 1,5 micromet -. Hồng ngoại[38][39]

Tàng hình ở tần số âm

Một thiết bị siêu vật liệu trong phòng thí nghiệm, áp dụng đối với siêu âm sóng đã được chứng minh trong tháng 1 năm 2011. Nó có thể được áp dụng cho âm thanh có bước sóng từ 40 đến 80 kHz.

Lốt acoustic siêu vật liệu được thiết kế để ẩn các đối tượng ngập trong nước. Các uốn cong cơ chế siêu vật liệu tàng hình và xoắn sóng âm do thiết kế có chủ ý.

Cơ chế che đậy bao gồm 16 vòng tròn đồng tâm trong một cấu hình trụ, và mỗi vòng với mạch âm thanh. Nó được cố ý thiết kế để hướng dẫn các sóng âm thanh, theo hai chiều. Việc đầu tiên chiếc áo choàng lò vi sóng siêu vật liệu dẫn sóng điện từ trong không gian hai chiều.

Mỗi vòng có một khác nhau chỉ số khúc xạ. Điều này gây ra sóng âm thanh để thay đổi tốc độ của họ từ vòng tới vòng. " Các sóng âm thanh truyền xung quanh vòng ngoài, hướng dẫn của các kênh trong mạch, nó uốn cong các sóng để quấn chúng xung quanh các lớp bên ngoài của chiếc áo choàng ". Thiết bị này đã được mô tả như là một mảng của sâu răng mà thực sự làm chậm tốc độ của sóng âm thanh tuyên truyền. Một xi lanh nghiệm đã chìm trong bể và sau đó biến mất khỏi sonar. Các đối tượng khác có hình dạng khác nhau và mật độ cũng đã được ẩn từ sonar. Lốt acoustic chứng minh hiệu quả cho các bước sóng âm thanh 40 kHz đến 80 kHz.[40][41][42][43]

Khuếch tán phản xạ

Trong năm 2014, đã chứng minh hiệu suất scientiscts tàng hình tốt trong nước âm u, chứng minh rằng một đối tượng bao phủ trong sương mù có thể biến mất hoàn toàn thích hợp khi tráng với siêu vật liệu. Điều này là do sự tán xạ của ánh sáng ngẫu nhiên, ví dụ như xảy ra trong đám mây, sương mù, sữa, kính mờ, vv, kết hợp với các tính chất của lớp phủ metatmaterial. Khi ánh sáng được khuếch tán, một chiếc áo khoác mỏng siêu vật liệu xung quanh một đối tượng có thể làm cho nó vô hình về cơ bản theo một loạt các điều kiện ánh sáng[44][45]