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石墨烯装置让物体红外“隐形”
发布时间: 2018-12-13 09:32 来源:本站 点击次数:

石墨烯装置让物体红外“隐形”

 

科学家们已经开发出一种极其轻薄又柔韧的薄膜,能“瞒过”红外摄像机,能使热的物体看起来冷,而冷的物体看起来暖。这种材质还可以让物体披上一层“迷彩服”,从而获得与背景相同的温度。

 

石墨烯装置让物体红外“隐形”

 

 

 

这项设计的灵感来自于墨鱼变色的能力,曼彻斯特大学该项目的合作研究员科斯卡·可卡巴(Coskun Kocabas)如是说。

这种方法利用到电流来改变薄膜的性质,这样它就不会像“黑体”(物理学名词)那样,只会吸收和释放电磁辐射而不会产生任何反射。改变后的性质更像金属——可以反射辐射但不善于吸收或发射。

可卡巴称这种薄膜大有可为。“最为明显的应用当然是伪装,但其中的新颖之处在于它是一种适应性伪装,”此外,它还可用来覆盖卫星上的散热器,使其在面对太阳时反射热量,在面对深空时释放多余热量。

可卡巴和他的美国、土耳其同事在《纳米快报》(Nano Letters)期刊上发表了文章,揭示了他们是如何利用尼龙、黄金、浸泡在由带电分子组成的液体中的聚乙烯以及多层石墨烯制造出这种材料。

石墨烯,是由单层碳原子紧密堆积成二维蜂窝状晶格结构的“神奇材料”,它非常擅长以辐射的形式散发热量。因此,当这个装置放在人手上时,它从手上获得的热量就会以红外线的形式散发出来,也就是说,当红外摄像机对准它时,可以看到人手的图像。

但同时存在一个问题。研究小组发现,当电压通过装置时,聚乙烯层中的带电分子就会被合并到石墨烯层中。因此,石墨烯散发红外光的能力降低了。

“进入石墨烯的带电分子改变了石墨烯的导电性和光学性质”,可卡巴说,“我们基本上就是把石墨烯变成金属。”

因此,当研究小组对该装置施加三伏电压,并利用红外摄像机观察,就无法再看到该人手的图像了。

然后,研究小组设置了一个传感器来测量装置表面的温度变化,并利用这些信息,通过一种算法,来调整施加到保持在恒温状态的设备上的电压。

最终,他们能够改变红外摄像机镜头中看的装置表面温度,即使它的实际温度没有变化,也可以让它在不到5秒的时间内热融入表面。研究小组称,目前该系统的工作温度可以控制在25到38摄氏度之间。

研究进一步表明,在石墨烯中加入带电分子并不仅仅影响装置发射红外线的能力,还会改变反射能力。

研究小组还发现,当装置本身温度高于周围温度时,增加电压会降低其表面温度。这是因为它现在发射红外线的能力更弱了,而且,尽管反射能力更强,但几乎没有红外线可以反射了。

而当装置保持比周围环境更低的温度且通电时,它看起来会比实际温度要温暖,这是因为现在有更多的红外光从周围反射,可卡巴说。

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