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图为超材料发出的黑体辐射，来源：杜克大学

超材料作为一个特殊类型，报道很多，它们能表现出负折射率（negative refraction index），因为这一特点，它们可以使光线弯曲，绕过一个空间或物体，这就可以制成报道很多的“隐形斗篷”。但是，设计师的超材料很有潜力，远远超出可 见光范围。他们可以定制，以各种精心调制的形式响应辐射，而且，要感谢杜克大学（Duke University）的研究小组，这些响应中的一种，会极大地冲击热光电（thermophotovoltaics）和其他能量转换技术。

这个研究小组已经证明，可以使用超材料设计发射“黑体”辐射（Blackbody Radiation），效率超越自然的极限，就是材料因温度影响而形成的极限。这意味着更好的能量转换效率，可用于一些产品，如光伏和可能的余热利用。

“黑体”（Blackbody）是一种理想化的材料，可以吸收照到它上面的所有辐射，无论波长是多少。它也会发出这些能量，这要依赖这种材料的温 度。黑体在自然界并不存在，这很遗憾，因为它们确实有效率，原因是它们能达到一种平衡。射入的时候是电磁辐射，发出来就是热辐射，或“黑体辐射”。这是指 理想的情况而言。

杜克大学的团队已经表明，使用超材料，也就是自然界找不到的人造材料，他们可以量身定制这种黑体辐射，这有各种方式，其中包括一些方式，可以改变一 种材料天然具有的效率。换句话说，一种给定的材料可以发出的辐射有一个自然极限，这一极限取决于这种材料的温度。但杜克大学的团队已经表明，它的超材料发 出辐射的效率，可以超越天然属性应能达到的极限。

新型超材料带来一些技术，可以利用工业生产过程或其他发热体的余热，具有前所未有的效率。或者，它们可以制成热光电电池，这种电池可以调整发射的光子，匹配电池上半导体的带隙（band gap），使能量转换具有更高的效率。

我们回顾的是一些尝试，控制超热等离子体，在地球上创造微小的恒星。

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核聚变是能源技术的魔兽，能解决我们的所有能源问题，可提供几乎无限电力来源，但似乎又永远要远离现实几十年。然而，科学家们已经取得真正的进步， 就是使用聚变作为能量来源，在这同时，他们已经制造出迷人的机器，包括世界上最强大的激光器和雕塑般的磁场线圈，可以控制1亿摄氏度的等离子体。下面是一 些最有趣的项目，从一些最初的尝试到今天的尖端研究都有。

这些设备称为镜子磁铁（mirror magnets），用于控制聚变所需的超热等离子体，是劳伦斯•利弗莫尔实验室（Lawrence Livermore Laboratory）的研究人员在20世纪50年代首次制造的。20世纪60年代，他们开发出的镜子磁铁，形如棒球的接缝。第二个版本（如图所示）是在 1969年制成。这种形状的磁铁创造了一个微弱的磁场，被一个强大的磁场包围，由此来控制等离子体。所产生的磁场大约比典型的冰箱磁铁高1500倍。

来源：劳伦斯•利弗莫尔国家实验室

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利弗莫尔实验室的研究人员成功引进更大的镜子磁铁机器，以改善等离子体约束。这张照片摄于1981年，显示工人们正在把420吨重的磁铁移动到位， 安装到镜子聚变试验设施（Mirror Fusion Test Facility）的一端。它的目的是协助限制等离子体，达到近5亿摄氏度。

来源：劳伦斯•利弗莫尔国家实验室

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在开发镜子磁铁的同时，利弗莫尔实验室的研究人员还开发了极其强大的激光器，可以聚焦在密封器中的氢上，就在一个球体的中心。利弗莫尔实验室的激光 器用于模拟核武器的聚变，并开发新的发电方法。1977年，这一激光器指向这一球体，称为湿婆（Shiva），这是当时世界上最强大的激光器。

来源：劳伦斯•利弗莫尔国家实验室

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1984年，利弗莫尔实验室升级到诺瓦（Nova）激光器，特征是可以把20个激光束聚焦到目标氢密封容器上。这一设施在最初的《电子争霸》（Tron）电影中曾被特别描绘。

来源：劳伦斯 - 利弗莫尔国家实验室

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2008年，加州州长阿诺德•施瓦辛格（Arnold Schwarzenegger）参观了利弗莫尔实验室最新版本的聚变激光系统，就是国家点火设施（National Ignition Facility）。它聚焦192个激光器，瞄准目标，目的是点燃一个短暂但自我维持的聚变反应，本质上就是一颗微小的恒星。要发电，这样的系统就必须每 分钟发射多次激光，以产生持续的热量。

来源：劳伦斯•利弗莫尔国家实验室

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技术人员审查了国家点火设施的内部。这一圆锥体伸到中心，将对准一个密封容器，这个容器有铅笔橡皮擦大小，内含氢同位素。

来源：劳伦斯•利弗莫尔国家实验室

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核聚变实验的一种常见类型，是使用磁铁和电流来控制等离子体。这些所谓的托卡马克装置（tokamak devices）的一种版本，是在普林斯顿等离子体物理实验室（Princeton Plasma Physics Laboratory）制成的，这里显示的是2009年的情况。这一个使用了液态锂壁，以提高等离子体的稳定性。

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普林斯顿等离子体物理实验室还参与了另一种磁等离子体控制，就是所谓的仿星器。这种方法利用 计算机模型，设计精心构型的电磁线圈，不需要电流协助稳定磁场，可能带来更稳定的等离子体约束。这张照片摄于2007年11月，显示一个技术员正在装配线 圈。普林斯顿仿星器被取消是由于成本超支。

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法国南部的国际热核聚变能源研究项目（ITER）正在建设世界上最大的托卡马克装置。今年，开始建造一个250米长的设施（如图所示），专门用来缠绕线圈，这种线圈用于一种类型的磁铁，用来控制等离子体。