厲害了!石墨烯裝置可讓物體紅外“隱形”

  科學家們已經開發出一種極其輕薄又柔韌的薄膜,能“瞞過”紅外攝像機,能使熱的物體看起來冷,而冷的物體看起來暖。這種材質還可以讓物體披上一層“迷彩服”,從而獲得與背景相同的溫度。


微信圖片_20181220135643.jpg

c。來源:美國化學學會


來源 The Guardian

翻譯 李揚

審校 阿金


  這項設計的靈感來自于墨魚變色的能力,曼徹斯特大學該項目的合作研究員科斯卡·可卡巴(Coskun Kocabas)如是說。這種方法利用到電流來改變薄膜的性質,這樣它就不會像“黑體”(物理學名詞)那樣,只會吸收和釋放電磁輻射而不會產生任何反射。改變后的性質更像金屬——可以反射輻射但不善于吸收或發射。

  可卡巴稱這種薄膜大有可為。“最為明顯的應用當然是偽裝,但其中的新穎之處在于它是一種適應性偽裝,”此外,它還可用來覆蓋衛星上的散熱器,使其在面對太陽時反射熱量,在面對深空時釋放多余熱量。可卡巴和他的美國、土耳其同事在《納米快報》(Nano Letters)期刊上發表了文章,揭示了他們是如何利用尼龍、黃金、浸泡在由帶電分子組成的液體中的聚乙烯以及多層石墨烯制造出這種材料。

  石墨烯,是由單層碳原子緊密堆積成二維蜂窩狀晶格結構的“神奇材料”,它非常擅長以輻射的形式散發熱量。因此,當這個裝置放在人手上時,它從手上獲得的熱量就會以紅外線的形式散發出來,也就是說,當紅外攝像機對準它時,可以看到人手的圖像。但同時存在一個問題。研究小組發現,當電壓通過裝置時,聚乙烯層中的帶電分子就會被合并到石墨烯層中。因此,石墨烯散發紅外光的能力降低了。

  “進入石墨烯的帶電分子改變了石墨烯的導電性和光學性質”,可卡巴說,“我們基本上就是把石墨烯變成金屬。”因此,當研究小組對該裝置施加三伏電壓,并利用紅外攝像機觀察,就無法再看到該人手的圖像了。然后,研究小組設置了一個傳感器來測量裝置表面的溫度變化,并利用這些信息,通過一種算法,來調整施加到保持在恒溫狀態的設備上的電壓。

  最終,他們能夠改變紅外攝像機鏡頭中看的裝置表面溫度,即使它的實際溫度沒有變化,也可以讓它在不到5秒的時間內熱融入表面。研究小組稱,目前該系統的工作溫度可以控制在25到38攝氏度之間。研究進一步表明,在石墨烯中加入帶電分子并不僅僅影響裝置發射紅外線的能力,還會改變反射能力。研究小組還發現,當裝置本身溫度高于周圍溫度時,增加電壓會降低其表面溫度。這是因為它現在發射紅外線的能力更弱了,而且,盡管反射能力更強,但幾乎沒有紅外線可以反射了。

  而當裝置保持比周圍環境更低的溫度且通電時,它看起來會比實際溫度要溫暖,這是因為現在有更多的紅外光從周圍反射,可卡巴說。