Тонкий и дешёвый материал создаст "невидимок" и "миражи" для инфракрасных камер

Новинка эффективно маскирует людей и технику от инфракрасных камер.

Новинка эффективно маскирует людей и технику от инфракрасных камер.
Иллюстрация Hongrui Jiang.

Сочетание поглощающих элементов (синяя оболочка на рисунке a) и изолированных от них излучателей (красная вертикальная полоса на рисунке a) может до неузнаваемости менять инфракрасное изображение объекта (рисунок b).

Сочетание поглощающих элементов (синяя оболочка на рисунке a) и изолированных от них излучателей (красная вертикальная полоса на рисунке a) может до неузнаваемости менять инфракрасное изображение объекта (рисунок b).
Иллюстрация Hongrui Jiang.

Новинка эффективно маскирует людей и технику от инфракрасных камер.
Сочетание поглощающих элементов (синяя оболочка на рисунке a) и изолированных от них излучателей (красная вертикальная полоса на рисунке a) может до неузнаваемости менять инфракрасное изображение объекта (рисунок b).

Инженеры разработали покрытие, которое может обмануть приборы ночного видения двумя способами: сделать невидимыми реальные объекты и создать "миражи" не существующих объектов. Достижение описано в научной статье, опубликованной в журнале Advanced Engineering Materials командой во главе с Хунжуем Цзяном (Hongrui Jiang) из Висконсинского университета в Мэдисоне, США.

Это не первый метаматериал, предназначенный для "обмана" инфракрасных камер. Однако существующие покрытия довольно толстые, тяжёлые и дорогостоящие. По этим параметрам новинка выгодно отличается от аналогов, подчёркивают создатели.

"Это вопрос веса, стоимости и удобства использования", – отмечает Цзян в пресс-релизе исследования.

Покрытие имеет толщину менее одного миллиметра. Тем не менее оно поглощает более 95% падающего на него инфракрасного излучения.

Стоит особо отметить, что разработка успешно справляется с поглощением волн длиной от 2,5 до 15,5 микрометра. Именно в этом диапазоне (длинные и средние инфракрасные волны) интенсивнее всего излучает человеческое тело. Между тем как раз этот участок спектра представляет наибольшую проблему для современных "шапок-невидимок".

Сочетание поглощающих элементов (синяя оболочка на рисунке a) и изолированных от них излучателей (красная вертикальная полоса на рисунке a) может до неузнаваемости менять инфракрасное изображение объекта (рисунок b).

Такого результата удалось достичь благодаря уникальному материалу под названием чёрный кремний (black silicon). Он давно используется для повышения эффективности солнечных батарей. Команда Цзяна обратила внимание на его потенциал в поглощении инфракрасного излучения.

Материал представляет собой "лес" из вертикальных нанопроволок. Электромагнитная волна, попав в ловушку из стержней, многократно переотражается, при каждом акте отражения отдавая часть своей энергии. В результате покрытие "переваривает" почти всё попавшее на него излучение.

Так обстоит дело с видимым светом. Для того чтобы покрытие аналогичным образом поглощало инфракрасные волны, физики изменили метод, с помощью которого изготавливается материал.

В новой технологии травление тонкого листа твёрдого кремния производится с помощью наночастиц серебра. Это позволяет получить гораздо более длинные наноштыри, чем при использовании классических методов. А именно это и важно, чтобы поглощать инфракрасное излучение, гораздо более длинноволновое, чем видимый свет. Кроме того, серебро частично остаётся в составе материала и тоже усиливает его поглощающие свойства.

Тонкий "лес" кремниевых нанопроволок "растёт" на гибкой подложке, пронизанной воздушными канальцами. Это необходимо, чтобы материал не перегревался, поглощая тепловое излучение.

Кроме того, разработка оснащена и специальными нагревателями. Набросив такой "плащ-невидимку" на что попало, хоть на кучу мусора, и подав соответствующую команду на излучатели, можно создать для инфракрасной камеры изображение человеческого тела или техники.

Напомним, что ранее "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) писали о материалах, которые скроют предметы от гидролокаторов и радаров, а также о сверхтонком плаще-невидимке.