Версия для слабовидящих
Активный камуфляж: теперь и для инфракрасных камер Печать Email
Новости науки
24.10.2013
Федерико Капассо (Federico Capasso) с коллегами из Гарвардской школы инжиниринга и прикладных наук (США) поместил маскируемое специальным покрытием устройство на нагревательную плиту, после чего наблюдал за ростом температуры объекта при помощи инфракрасной камеры.

По мере роста температуры с 60 до 74 °C всё шло как обычно, то есть, нагреваясь, тело выглядело для камеры всё более и более красным. Однако после 74 °C интенсивность наблюдаемого нагрева стала снижаться и на 80 °C упала ниже, чем была при 60 °C. Ну а при 85 °C тело стало казаться даже более холодным. Процесс был полностью обратимым и неограниченно повторяющимся.

Схема экспериментальной установки (здесь и ниже иллюстрации Federico Capasso et al.).


Что за покрытие обеспечило столь странные результаты? Использовалась очень тонкая плёнка оксида ванадия — материала, который резко меняет свои свойства при нагреве. При комнатной температуре чистый оксид ванадия диэлектрик, чуть горячее — и он превращается в металл, хорошо проводящий электричество. Разумеется, при таком переходе оптические свойства материала тоже меняются, и это намекает на возможность его применения в качестве элемента для метаматериалов.

Переход оксида ванадия от диэлектрического состояния к проводящему был открыт 54 года назад, но практические итоги работы с материалом долгое время не впечатляли. Причина? В кристаллах стресс от перехода из одного состояния в другое создавал поверхностную трещину, что делало сколько-нибудь крупные предметы из него непрактичными. Недавние успехи в синтезе материала позволили создать особо чистые образцы тонкоплёночного оксида ванадия, который, похоже, наконец-то позволит активно использовать его неординарные свойства. «Благодаря этим стабильным образцам... мы теперь знаем, что лёгкие изменения, вносимые в материал, способны резко менять наблюдаемые оптические феномены, — рассказывает ведущий автор работы Михаил Кац (Mikhail Kats). — Внося искусственные включения или дефекты при контролируемом процессе допирования, модифицирования или деформации материала, можно получать широкий спектр интересных, важных его разновидностей с заранее программируемым поведением».

Так, допирование оксида ванадия вольфрамом привело к снижению температуры перехода «диэлектрик — металл» (менялись и оптические свойства, помните?), а спектр температур, при которых наблюдаются упомянутые необычные эффекты, значительно расширился.

Достигнув 74 °C, поверхность из оксида ванадия стала показывать ИК-камере снижение нагрева, хотя на самом деле её температура росла.


Исследователи уверены, что на этом базисе в обозримые сроки можно создать покрытие для транспортных средств, которое позволит им... мимикрировать, подобно хамелеону, подстраиваясь под температуру окружающей среды с минимальной корректировкой реальной температуры поверхности. Это куда практичнее, нежели нынешние методы теплового камуфляжа, часто использующие реальный подогрев и охлаждение транспортного средства (что к тому же невозможно, если вы движетесь).

Другим потенциальным применением может стать скрытый от посторонних глаз инфракрасный маяк. С помощью метаматериалов на оксиде ванадия можно создавать управляемо меняющиеся сигналы, видимые ИК-камере и незаметные в оптическом диапазоне.

Наконец, поскольку тепловое излучение уносит тепло, регулировка его потери поверхностями с такими метаматериалами позволит поддерживать заданную температуру для тех или иных объектов, среди которых может быть как наземная техника, так и космические спутники.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Physical Review X (доступен полный текст).

Источник - http://compulenta.computerra.ru/veshestvo/materialovedenie/10009653/

 

Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта