在伸手不見五指的房間里看到人或動(dòng)物，在千米之外發(fā)現(xiàn)隱藏在密林中的敵人……這本是紅外熱像儀引以為豪的獨(dú)門絕技，而如今也有了破解之法。

據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)報(bào)道，美國哈佛大學(xué)工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院(SEAS)日前開發(fā)出一種能夠在紅外熱成像儀前掩飾自己實(shí)際溫度的主動(dòng)偽裝材料。這種材料的獨(dú)特性有望在一系列軍事和民用場景中獲得應(yīng)用，它標(biāo)志著主動(dòng)偽裝材料已經(jīng)邁出重要一步。相關(guān)研究發(fā)表在美國物理學(xué)會(huì)開放獲取期刊《物理評論X》上。

偽裝材料有望破解紅外熱成像技術(shù)

近年來，紅外線熱成像技術(shù)獲得了長足的發(fā)展，尤其是在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用更是達(dá)到了讓對手無處可藏的地步：不少步槍配備的熱成像儀的可見距離已經(jīng)超過了1km，有些坦克和裝甲車的熱瞄準(zhǔn)具的可見距離甚至超過了3km。不久前，美國科學(xué)家還開發(fā)出了一種只有指甲蓋大小的紅外線圖像傳感器，由于體積小、重量輕，甚至能夠集成到隱形眼鏡或手機(jī)當(dāng)中。

由哈佛大學(xué)開發(fā)出的這種神奇的偽裝材料有望改變這一切。在實(shí)驗(yàn)中，研究人員首先在一塊金屬板上刷上了這種涂層，然后通過紅外攝像機(jī)觀察其被加熱后的反應(yīng)。當(dāng)樣品被加熱到60℃時(shí)，涂層在紅外相機(jī)下呈現(xiàn)藍(lán)綠色;當(dāng)溫度達(dá)到74℃時(shí)，它呈現(xiàn)出深紅色。但隨著溫度的繼續(xù)上升，熱輻射值卻開始暴跌。當(dāng)溫度上升到80℃時(shí)，涂層在紅外相機(jī)中呈現(xiàn)藍(lán)色，與其在被加熱到60℃時(shí)出現(xiàn)的顏色類似。而在實(shí)際溫度為85℃時(shí)，它看起來竟然更冷。此外，這種神奇的效果還是可逆的，在嘗試許多次后仍然有效。

釩氧化物薄膜的純與雜

該技術(shù)的關(guān)鍵在于一種非常薄的釩氧化物薄膜，這種材料的特殊性在于當(dāng)?shù)竭_(dá)特定溫度時(shí)，它的電子會(huì)發(fā)生戲劇性變化，材料的導(dǎo)電性能也會(huì)隨之改變。在室溫下，純釩氧化物是絕緣的，而溫度稍稍升高后，它會(huì)像金屬一樣具有導(dǎo)電性，其光學(xué)特征也會(huì)發(fā)生變化，隨著溫度的改變，發(fā)出不同顏色的光。紅外偽裝只是其眾多技能中的一種。

在研究中，科學(xué)家們制成了極為純凈的氧化釩薄膜，穩(wěn)定性極好。研究人員還發(fā)現(xiàn)，只要在純凈的樣品中摻入雜質(zhì)就能人為地控制其光學(xué)特征，根據(jù)摻入物質(zhì)數(shù)量和成分的不同，其光學(xué)表現(xiàn)也各有不同。例如，在純凈的氧化釩中摻入鎢，這種涂層的轉(zhuǎn)化溫度就可以降低到室溫范圍以內(nèi)，隨著溫度的上升，熱輻射的偽裝效果也會(huì)更加明顯。

大自然賜予的神奇材料

如果在汽車上涂上這種氧化釩偽裝，就能使其像變色龍一樣根據(jù)環(huán)境改變自己的紅外形象，從紅外攝像機(jī)中看起來就如同隱身了一樣，其偽裝效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了目前所使用的紅外偽裝材料。

此外，該技術(shù)還可以用于戰(zhàn)場上的機(jī)密通訊，用特定的溫度產(chǎn)生的紅外反應(yīng)傳遞信息，該材料可被設(shè)計(jì)為運(yùn)行在特定的紅外波長，讓許多單獨(dú)的士兵同時(shí)使用。只需經(jīng)過小小的調(diào)整就可以將其變成一種熱偽裝材料或作為一種加密航標(biāo)，讓士兵在戰(zhàn)場上確定相互的位置和進(jìn)行保密通訊。

哈佛研究小組的專家表示，要人為制造這樣一種具有內(nèi)三維結(jié)構(gòu)的材料是極其困難的。大自然給了我們想要的，而且是免費(fèi)的。通過使用這些大自然中的超材料并操縱它們?yōu)槲宜?，我們開辟了一個(gè)新的研究領(lǐng)域，一個(gè)全新的工作方向。根據(jù)這一特性我們能夠設(shè)計(jì)出眾多全新的設(shè)備和應(yīng)用。