热感伪装薄膜可在热感应摄影机前隐形

工程师飞燕 发表于 2018-07-07 09:27:00 收藏 已收藏
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热感伪装薄膜可在热感应摄影机前隐形

工程师飞燕 发表于 2018-07-07 09:27:00
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在很多电影情节中,常会看到有人使用热感应红外线摄影机在视线不明的环境下进行扫描,看是否有人在附近活动的场景,这是因为人体会散发热气,让热传感器侦测到。目前在许多机场也会设置热感应红外线摄影机来对旅客进行扫描,侦测是否有发烧迹象,用以避免传染病扩散。

但未来这些可能都会被新材料所欺骗。有科学家们最新研发出一种轻薄、可挠的薄膜片,让温暖的物体在热感应红外线摄影机前显示为冰冷的,或是反过来让冰冷物体显示为温暖。这项发明可让物体在热传感器前与环境背景完美「伪装」。

英国卫报(The Guardian)报导指出,这项新发明是由英国曼彻斯特大学(University of Manchester)、土耳其毕尔肯大学(Bilkent University)及美国麻省理工学院(MIT)共同研发,据联合发明人毕尔肯大学研究团队负责人Coskun Kocabas表示,此项研究的灵感主要来自于墨鱼自身色彩的转换能力。

热感伪装薄膜可在热感应摄影机前隐形

该团队在《Nano Letters》期刊上公布的研究报告中,解释了如何使用浸泡在正负电离子液体中的尼龙、黄金、聚乙烯,以及多层石墨烯来制作上述热感伪装薄膜系统。该系统包括由石墨烯层制作的上部电极,以及由黄金涂层耐热尼龙制作的下部电极;中间则夹著由正负电离子液体浸泡的薄膜。

研究中使用电压来改变薄膜的性质,使其变化为能够吸收并放射电磁辐射、但不会反射的「黑色物体」,类似于一块金属。不过金属虽可反射辐射,但却无法吸收或放射。

石墨烯很适合用于放射热能,因此当此薄膜放置在人手上,手掌会放射红外光,热感应摄影机会看得到人的手掌。当对薄膜片施加电压,聚乙烯上的电离子将会并入石墨烯层,发现可降低石墨烯可放射的红外光。

Coskun Kocabas解释,当这些电离子并入石墨烯,会改变石墨烯的电导率(conductivity),并改变石墨烯的光学,基本上就是将石墨烯转变为一块金属。因此,当对薄膜施加3V(伏特)电压时,在热感应红外线摄影机的照射下,已看不到在薄膜后的手掌。

在经过反复测试后,该研究团队表示目前这项材料可在摄氏25~38度的环境内正常运行,在施加不同电压后、实体物体温度不变的情况下,可在红外线摄影机下与环境背景温度完美伪装,调节时间不超过5秒。

研究也发现,并入石墨烯的电离子不仅影响薄膜的红外光放射能力,同时也改变了该材料的反射能力。当施加电压越高,该装置在热感应侦测的温度会越低。

主要因为能够放射红外光的能力也同时降低,尽管反射能力提高,但并没有多余红外光可反射;不过,当该装置本身要比周遭温度更低时,在施加电压后反而温度显示会更高,这是因为有周遭有更多红外光可用以反射。

Coskun Kocabas表示,这类薄膜技术成熟后将可应用在诸多领域上,最直接的就是用于军事伪装。也可用于覆盖卫星上的散热器,在太阳光照射下进行反射调节,或在没有日照时进行发热使散热器不至于结冰而失能。

鉴于新材料的轻薄、可挠性质,未来可用于需要保温、保冷的物体包覆上,或者用于可随著光线强弱自行调节的眼镜镜片上,甚至可用于服装上,除可达到御寒、凉爽功能外,还可在热感应红外线摄影机下如同隐形一般。

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