在伸手不見五指的房間裏看到人或動物,在千米之外發現(xiàn)隱藏在密林中的敵人……這(zhè)本是(shì)紅外熱像儀引(yǐn)以(yǐ)為豪的獨門絕(jué)技,而如今也有了破解之法。
據物理學家組織(zhī)網報道,美國(guó)哈佛大學工程與應用科學學(xué)院(SEAS)日(rì)前開發出一種能夠在紅外熱成像儀前掩(yǎn)飾自己實際溫度(dù)的主動偽裝材料。這種材料(liào)的獨特性有望在一係列軍事和民用(yòng)場景中獲得應用,它標誌著主動(dòng)偽裝材料已經邁出重(chóng)要一步。今後,就算是通過紅外熱像儀所觀察到的溫度也未必就是真的。相(xiàng)關研究發表在美國物理(lǐ)學會開放獲取期刊《物理評論X》上。
虛與實
如果在汽車上塗(tú)上這種氧化釩偽裝,就能使其像變色龍一樣根據環境改(gǎi)變自(zì)己的紅外形象,從紅外攝像機中看起來就如同隱身了一樣。其偽裝效果遠(yuǎn)遠超過了目前所使用的紅外偽裝(zhuāng)材料。
此外,該技(jì)術還可以(yǐ)用於戰場上的機(jī)密通訊,用特定的溫度產生(shēng)的紅外反應傳遞信息(xī),該材料可被設計為運(yùn)行在特定的紅外波長(zhǎng),讓許多單獨的士兵同時使用(yòng)。哈佛大(dà)學應用物理學與文頓·海斯電氣工程(chéng)高級研究小組首席(xí)聯合研究員費德(dé)裏科·卡帕索和羅伯特·華萊士教授預測,隻需(xū)經過小小的調整就(jiù)可以將其變成一種熱偽裝材料或者作為一種加密航標,讓士兵在戰場上確定相互的位(wèi)置和(hé)進行保密通訊。
矛與盾
近年來,紅外線熱成像技術獲(huò)得了長足的發(fā)展,尤其是在軍事領域的應(yīng)用(yòng)更是達(dá)到了讓(ràng)對手無處可藏(cáng)的地步:不少步槍配備(bèi)的熱成像儀的(de)可見距離已經超過了1000米(mǐ),有些坦(tǎn)克和裝甲車的熱瞄(miáo)準具的可見距離甚(shèn)至超過了3000米。在小(xiǎo)型化上,不久前(qián)美國(guó)科學家還開發出了一種隻有指甲蓋大(dà)小的紅外線圖像傳感器,由於體積小(xiǎo)、重量輕,它甚至能夠(gòu)集成到(dào)隱形眼鏡或手機當中。這讓(ràng)不少人驚呼如今連熱量這點隱私都保不住了。
由哈佛大學開發出的(de)這種神奇的偽裝材料有望改變這一切。在實驗中,研究人員首(shǒu)先在一塊金屬(shǔ)板上刷上了這種(zhǒng)塗層,然後通過紅外攝(shè)像機觀察其被加熱後的反應。當樣品被加(jiā)熱後最初的反應和普通材料相比並無太(tài)大差異:60攝氏度時,塗層在紅外相機下呈現藍綠色;70攝氏度時呈現紅色(sè)和黃色;當(dāng)溫度達到74攝氏度時,它呈現出深紅色。但之後讓人驚訝的事情發生了,隨著溫度的繼續上升(shēng),熱輻射值卻開始暴跌。當溫度上升到(dào)80攝氏度(dù)時(shí),塗層在紅(hóng)外相機(jī)中(zhōng)呈(chéng)現藍色,與其在被加熱到60攝氏度時出現的顏色類似。而在實際溫度為85攝氏度時,它看起來竟然更冷。此外,研究人員發現,這種神奇的效(xiào)果還是可逆(nì)的,能重複的,在(zài)嚐試許多次後仍然有效。
純與雜
該技術的關鍵在於一種非常(cháng)薄的釩氧化物薄膜,這種材料的特殊性在於當到(dào)達特定溫(wēn)度時,它的電子會發生戲劇性變化,材料的導電性能也會隨之改變。在室溫下,純釩氧化物是絕緣的,而溫度(dù)稍稍升高後,它(tā)會與金屬一樣具有導電性。在這個轉化過(guò)程當中,其光學特征也(yě)會發(fā)生變化,隨著溫度的變化,發出不同顏色的光。紅外偽裝隻是其眾多技能中的一種。
釩氧化物(wù)能從絕緣體轉化(huà)為金屬這一(yī)現象,早在1959年就已經得到了科學(xué)家(jiā)的確認。然而,這種(zhǒng)材料很難處理,在加熱後其(qí)中的晶(jīng)體會發生膨(péng)脹,過度的應力往往會使材料出現大量的裂(liè)紋(wén),並最終導致樣品粉碎。新研究中,科學家們借助一(yī)項新技術,製成了極為純淨的(de)氧化釩薄膜,穩定性極好,從(cóng)而讓(ràng)上述實驗成為可能。
研究人員還發現,隻要在純淨的樣品中摻入雜質就能人為控製其光學特征,根據參入物質數量和成分的不(bú)同,其光學表現也各有不同。這就為這種材料的應用(yòng)提供(gòng)了極大的想象空間。例如,在純淨(jìng)的氧化釩中摻入鎢,這種塗層的轉化溫度就可以降低到室溫範圍(wéi)以(yǐ)內,隨(suí)著溫度(dù)的上升,熱輻射的偽裝效果(guǒ)也會更加明顯。