量子材料制成的伪装可以让你躲避红外摄像机

时间:2019-12-23 18:50 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

量子材料制成的伪装可以让你躲避红外摄像机

一种量子材料通过隐藏物体的热特性来欺骗红外摄像机。资料来源:普渡大学照片/Erin Easterling

红外摄像机通过人或其他物体发出的热量来探测它们。现在,研究人员发现了一种材料通过掩盖其热特性来隐藏目标的神秘能力。

研究人员说,这种效应适用于未来可能包括人和车辆在内的一系列温度范围,为隐形技术提供了一种未来的资产。

这种材料的特殊之处在于它的量子特性——经典物理学无法解释的特性。这项研究发表在今天的《自然》杂志上

美国国家科学院院刊

,这离释放量子材料的全部潜能又近了一步。

这项工作是由威斯康星大学麦迪逊分校、哈佛大学、普渡大学、麻省理工学院和布鲁克海文国家实验室的科学家和工程师进行的。

愚弄

红外摄像机

并不新鲜。在过去的几年里,研究人员开发出了其他石墨烯和黑硅材料

电磁辐射

,也可以在摄像机前隐藏物体。

但这项研究中的量子材料如何欺骗红外摄像机是独特的:它解耦了一个物体的

温度

从它的热光辐射,这是违反直觉的基础上所知道的材料如何表现,根据基本的物理定律。这种解耦使得红外摄像机无法捕捉到物体的温度信息。

这一发现并没有违反任何物理定律,但表明这些定律可能比传统的想法更加灵活。

量子现象往往伴随着惊喜。材料的几个特性,钐

氧化物,自从几十年前被发现以来就一直是个谜。

普渡大学(Purdue)材料工程学教授什里拉姆·拉马纳坦(Shriram Ramanathan)过去10年一直在研究钐系氧化镍。今年早些时候,Ramanathan的实验室共同发现,这种材料还有一种与直觉相反的能力,那就是在低氧环境中,当氧从其分子结构中移除时,它是电流的良好绝缘体,而不是不稳定的导体。

另外,氧化钐镍是少数几种可以在高温下从绝缘相转变为导电相的材料之一。威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员米哈伊尔·卡茨怀疑,具有这种特性的材料可能能够解耦温度和

热辐射

.

电子和计算机工程副教授Kats说:“利用工程热辐射来控制热传导,使红外成像更容易或更困难地识别和探测物体是有希望的。”

Ramanathan的实验室在蓝宝石衬底上制作了氧化钐镍薄膜,并与参考材料进行了比较。Kats的团队测量了光谱发射,并在每种材料加热和冷却时对其进行红外成像。与其他材料不同的是,氧化钐镍在被加热时,其温度几乎没有升高,并且在105到135摄氏度之间保持这种效果。

“通常,当你加热或冷却一种材料时,电阻变化缓慢。但是对于钐氧化镍,电阻以一种非常规的方式从绝缘状态转变为导电状态,这使得它在一定的温度范围内的热发光特性几乎相同,”Ramanathan说。

因为热光发射不会随着温度的变化而改变,这意味着这两者在30度范围内是不耦合的。

根据Kats的说法,这项研究不仅为向红外摄像机隐藏信息铺平了道路,而且也为制造新型光学元件甚至改进红外摄像机本身铺平了道路。

“我们期待着探索这种材料和相关的用于红外的氧化镍

相机

诸如可调滤波器、保护传感器的光限幅器和新的敏感光探测器等元件。

更多信息:

美国国家科学院院刊

DOI: 10.1073 / pnas.1911244116

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