Stealth -ark skjuler varme genstande fra nysgerrige infrarøde øjne

Infrarøde kameraer er de varmefølende øjne, der hjælper droner med at finde deres mål, selv om natten eller gennem kraftig tåge.

Det kan blive meget lettere at gemme sig for sådanne detektorer, takket være et nyt tilslagsmateriale, der gør objekter - og mennesker - praktisk talt usynlige.

"Det, vi har vist, er et ultratyndt" skjult "ark. Lige nu, hvad folk har er meget tungere metal rustning eller termiske tæpper, "siger Hongrui Jiang, Lynn H. Matthias-professoren og Vilas Distinguished Achievement-professor i elektroteknik og computerteknik ved University of Wisconsin-Madison.

Varme genstande som menneskekroppe eller tankmotorer udsender varme som infrarødt lys, og det nye stealth -ark, beskrevet 15. juni, 2018, i forskningstidsskriftet Avancerede ingeniørmaterialer , tilbyder betydelige forbedringer i forhold til andre varmemaskeringsteknologier.

"Det er et spørgsmål om vægten, omkostninger og brugervenlighed, "siger Jiang.

Det tynde ark måler mindre end en millimeter bredt - omtrent tykkelsen på 10 papirsider - og absorberer cirka 94 procent af det infrarøde lys, det støder på. At fange så meget lys betyder, at varme genstande under tilslagsmaterialet bliver næsten helt usynlige for infrarøde detektorer.

Vigtigere, stealth-materialet kan stærkt absorbere lys i det såkaldte mellem- og langbølgelængde infrarødt område, som er den type lys, der udsendes af genstande ved omtrent menneskelig kropstemperatur.

Hvad mere er, ved at inkorporere elektroniske varmeelementer i stealth -arket, forskerne lavede en højteknologisk forklædning til at narre infrarøde kameraer.

"Du kan bevidst bedrage en infrarød detektor ved at fremvise en falsk varmesignatur, "siger Jiang." Det kan skjule en tank ved at præsentere, hvad der ligner et simpelt motorvejsværn. "

For at fange infrarødt lys, Jiang og kolleger henvendte sig til et unikt materiale kaldet sort silicium, som normalt er inkorporeret i solceller. Sort silicium absorberer lys, fordi det består af millioner af mikroskopiske nåle (kaldet nanotråde), der alle peger opad som en tætpakket skov-indgående lys reflekterer frem og tilbage mellem de lodrette spir, hoppe rundt i materialet i stedet for at flygte.

Selvom sort silicium længe har været kendt for at absorbere synligt lys, Jiang og kolleger var de første til at se materialets potentiale for at fange infrarødt, og de forstærkede dets absorberende egenskaber ved at justere den metode, hvormed de skabte deres materiale.

"Vi genopfandt ikke hele processen, men vi udvidede processen til meget højere nanotråde, "siger Jiang.

De laver disse nanotråde ved at bruge små sølvpartikler til at hjælpe med at ætses ned i et tyndt lag solidt silicium, hvilket resulterer i et kratt af høje nåle. Både nanotråde og sølvpartiklerne bidrager til at absorbere infrarødt lys.

Forskernes sorte silicium har også en fleksibel bagside spækket med små luftkanaler. Disse luftkanaler forhindrer stealth -arket i at varme op for hurtigt, da det absorberer infrarødt lys.

I øjeblikket, Jiang og kolleger arbejder på at skalere deres prototype til virkelige applikationer med bistand fra UW-Madison Discovery to Product (D2P) -programmet. De modtog et amerikansk patent i efteråret 2017 for materialets brug i stealth, og Wisconsin Alumni Research Foundation, eller WARF-UW-Madisons patent- og teknologilicensarm-forfølger aktivt to yderligere patentansøgninger.