紅外攝像機的工作原理是通過人或其他物體發出的熱量來探測它們,但現在,研究人員發現了一種具有神秘能力的新材料,這種新材料可以掩蓋目標的熱特性來隱藏目標。
研究人員說,這種效應適用于一系列溫度范圍,未來甚至可能包括人和車輛在內的溫度,這為隱形技術提供了一種未來資產。
這種材料的特殊之處就在于它的量子特性,這種特性無法用經典物理學來解釋。這項研究由威斯康星大學麥迪遜分校、哈佛大學、普渡大學、麻省理工學院和布魯克海文國家實驗室的科學家和工程師進行,發表在今天的《美國國家科學院院刊》(ProceedingsofTheNationalAcademyofSciences)雜志上,多得這項研究,科學家們距離釋放這種量子材料的全部潛能又近了一步。
欺騙紅外攝像機并不是什么新把戲。在過去幾年里,研究人員已經開發出了由石墨烯和黑硅制成的其他材料,它們可以利用電磁輻射來隱藏物體,使物體可以不被紅外攝像相機拍到。
但在這項研究中,量子材料欺騙紅外攝像機的方式是獨樹一幟的:它會將物體的溫度與其熱光輻射解耦,這種解耦會使紅外攝像機無法捕捉到物體的溫度信息,而根據已知材料的基本物理定律,這是違反直覺的。
但這一發現并沒有違反任何物理定律,這反而表明這些定律可能比我們對它們的傳統印象要更加靈活。
量子現象往往伴隨著驚喜。自幾十年前被發現以來,氧化鎳釤這種材料的一些特性一直都是個謎。
普渡大學(Purdue)材料工程學教授ShriramRamanathan在過去10年內一直在研究氧化鎳釤。在今年早些時候,Ramanathan的實驗室和其他機構共同發現,這種材料還有一種反直覺的能力,按直覺來說,從氧化鎳釤的分子結構中移除氧的話,它就應該會變成不穩定的導體,但結果在低氧環境中,氧化鎳釤也是一種良好的絕緣體。
另外,氧化釤鎳也是少數幾種可以在高溫下從絕緣相轉變為導電相的材料之一。威斯康星大學麥迪遜分校的研究人員、電子和計算機工程副教授米哈伊爾·卡茨(MikhailKats)懷疑,具有這種特性的材料可能能夠解耦溫度和熱輻射。
Kats說:“利用工程熱輻射來控制熱傳導,使紅外成像更容易或更困難地識別和探測物體是很有希望的。”
Ramanathan的實驗室在藍寶石基板上制作了氧化釤鎳薄膜,并與參考材料進行了比較。Kats的團隊測量了材料的光譜,并在每種材料加熱和冷卻的時候對其進行紅外成像。與其他材料不同,氧化釤鎳在105到135攝氏度這個區間加熱時,它的溫度看起來幾乎沒有升高。
紅外攝像機“通常情況下,當你加熱或者冷卻一種材料的時候,它的電阻會緩慢地變化。但是對于氧化釤鎳來說,它的電阻會以一種非常規的方式從絕緣狀態轉變為導電狀態,這使得它在一定溫度范圍內的熱發光特性幾乎相同,”Ramanathan說。