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石墨烯电热碳浆专家透露 石墨烯装置可让物体红外“隐形”


2019-09-20
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石墨烯电热碳浆专家透露,石墨烯装置可让物体红外“隐形”

科学家们已经开发出一种非常薄且柔韧的薄膜,它可以躲避红外摄像机,让热物体看起来很冷,而冷物体看起来很热。这种材料也允许物体被伪装服覆盖,从而获得与背景相同的温度。

曼彻斯特大学项目研究员乔什昆·科卡巴斯说,这一设计灵感来自乌贼变色的能力。这种方法利用电流来改变薄膜的性质,这样它不仅能吸收和释放电磁辐射而没有任何反射,就像“黑体”(物理名词)。改变后的性质更像金属——它们能反射辐射,但不擅长吸收或发射辐射。

但是卡巴说这种薄膜有很大的潜力。“更明显的应用当然是伪装,但新奇之处在于它是一种适应性伪装。”此外,它还可以用来覆盖卫星上的散热器,在面对太阳时反射热量,在面对深空时释放多余的热量。科恰巴赫和他的美国和土耳其同事在《纳米快报》杂志上发表了一篇文章,揭示了他们是如何用尼龙、黄金、浸泡在由带电分子组成的液体中的聚乙烯和多层石墨烯制造这种材料的。

石墨烯是一种“神奇的材料”,具有由单层碳原子构成的二维蜂窝晶格结构。它非常擅长散热。因此,当该设备被放置在人手上时,它从手获得的热量将以红外线的形式发射,也就是说,当红外照相机对准它时,可以看到人手的图像。但是也有一个问题。该团队发现,当电压通过该器件时,聚乙烯层中的带电分子被结合到石墨烯层中。结果,石墨烯发射红外光的能力降低。

“进入石墨烯的带电分子已经改变了石墨烯的导电性和光学性质”,卡巴说“我们基本上就是把石墨烯变成金属。”因此,当研究小组向设备施加3伏的电压并用红外摄像机观察时,人手的图像就再也看不见了。然后,研究小组设置了一个传感器来测量设备表面的温度变化,并利用这一信息通过一种算法来调节施加到保持恒温的设备上的电压。

然后,他们可以改变红外摄像机镜头中设备的表面温度,即使它的实际温度不变,他们也可以让它在不到5秒的时间内加热到表面。研究小组表示,该系统目前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不仅会影响器件发射红外线的能力,还会改变其反射能力。研究小组还发现,当设备本身的温度高于环境温度时,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降低了。此外,虽然反射能力更强,但几乎没有红外线反射。

然而,卡巴说,当设备保持在比周围环境更低的温度并通电时,它看起来比实际温度更热,因为现在更多的红外光从周围环境反射。

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