新型电磁隐身技术,位列《Science》遴选的《125个科学问题》之一,是21世纪物理、信息、材料及其交叉学科研究的新锐领域和前沿重点问题。自其概念提出以来,该领域仍存在着机理、带宽、参数苛刻等重大科学挑战。为解决上述科学问题,浙江大学陈红胜教授团队早在十几年前就开始开展新型电磁隐身理论和方法的系统性研究。

近日,由陈红胜教授团队研究的“新型电磁隐身的理论与方法”项目,荣获国家自然科学奖二等奖。这支团队究竟是如何突破重重技术壁垒,完成从基础机理研究到实体隐身器件落地的完整跨越?
攻坚机理研究,实现隐身技术创新突破
2007年,浙江大学信息与电子工程学院陈红胜教授在物理学顶级学术刊物《物理评论快报》上发表的论文“电磁波与隐身衣的交互机理研究”,率先阐释了隐身衣的物理机理,提出了对隐形效果定量分析的方法,这项成果对后续隐身衣的进一步研究起到了重要的理论指导作用。
在接下来的十多年里,针对新型电磁隐身领域所存在的重大科学问题,陈红胜教授带领团队不断发现问题、探索问题,成功推动新型电磁隐身技术实现从理论到应用的关键跨越。
传统电磁隐身,主要通过外形隐身或者吸波隐身减少电磁波的反射,通常只能在低反射背景下隐身。新型电磁隐身技术,主要通过调控电磁波绕过物体,使之变成透明,可以在任意背景下隐身。
在上述机理的基础上,2013年,陈红胜教授团队提出了一种非相干光下针对宏观物体实现隐身的新方法,成功使金鱼游进一个正六边体的柱状隐身装置孔洞后“消失”不见,实现了大尺度可见光隐身。2020年,团队进一步提出了一种集感知、决策、执行一体的自适应超表面隐身新方法,在不依赖任何人为操纵的情况下,能工作于动态背景环境和应对变化的外部刺激,实现了快速实时隐身。
构建全新范式,推进科研成果赋能应用
该研究揭示了隐身衣与电磁波相互作用的深层物理机理,突破经典几何光线分析法局限,提出全波散射分析方法,给出了理想隐身衣的精确解析解,严格证明对电磁波可以实现理想隐身,并进一步提出了抑制电磁表面波散射的隐身方法;开拓了非相干光下宽频隐身新方向,突破了“透射波相位需保持一致”的传统隐身理论,将光频段隐身器件尺寸从先前报道的亚微米量级大幅度提升至分米量级以上,使大型生物的可见光隐身成为可能;创建了动态环境多参量自适应隐身新范式,通过提高隐身衣边界参数自由度,显著降低材料参数的苛刻要求,融合物理启发深度学习算法和自适应超表面单元设计方法,实现了集感知、决策、执行一体的隐身新模式。
研究的六篇代表作发表在Nature等期刊上。新型电磁隐身领域先驱者、狄拉克奖获得者、美国科学院院士 Pendry 爵士在英国《卫报》访谈中评价该成果为“一个真正的进步”。新型电磁隐身技术成果入选《中国科学发展报告》十五项代表性成果、中国光学十大进展等重要榜单,被Nature、Science、CCTV等百余家国际权威科技媒体专题报道,在相关研究领域形成了广泛学术影响力。
团队研究的部分成果在多个重点单位、研究所和头部企业得到应用与推广。其中,在民用领域,基于新型电磁隐身原理设计的光芯片电磁屏蔽层,可以抑制高密度集成下的信号干扰,提升信号完整性与系统稳定性,防止因干扰导致的计算错误或功能失效。
立足教研相长,传承矢志求索科研初心
科研成果不断落地的同时,陈红胜教授始终坚守在教书育人一线,把实验室精神带进课堂。该项目研究能取得突破性成果,离不开团队负责人陈红胜教授的带领与指导,也离不开团队成员的不懈坚持与深入研究。
陈红胜教授在日常教学中,一直注重锻炼学生研究物理的能力,着力培养学生探究求真的科研素养。在实际教学中,他也始终坚持手写板书,板书推导物理公式的习惯见证了他18年职业生涯里对教书育人的态度。
谈到对未来科研团队青年人才的培养,陈红胜教授说,“同学们要持续学习,培养分析与解决问题的能力。我们鼓励学生勇于挑战多样化经历,倡导个性化发展,发挥个人优势。同时,也鼓励同学们要树立远大理想,具备冲击世界顶尖科技难题的勇气与抱负。”
从深耕电磁隐身领域的重大科学难题,到推动前沿理论落地应用,再到坚守三尺讲台培育青年科技人才。一项项原创性成果、一次次关键性突破,不仅改写了传统隐身技术的发展范式,更彰显了科研工作者求真创新、攻坚克难的初心与担当。面向未来,团队将继续深耕电磁隐身前沿领域,不断推进理论创新与技术迭代,为我国电磁隐身领域的创新发展持续赋能。



