Инфракрасные камеры – это теплочувствительные приборы, которые помогают беспилотным летательным аппаратам обнаружить свои цели даже в глубокой ночи или сквозь сильный туман. Скрываться от таких детекторов теперь стало намного проще благодаря новому маскировочному материалу, который позволяет объектам – и людям – быть практически невидимыми.
«То, что мы показываем – это ультратонкий стелс». На данный момент, то, что есть у людей – это гораздо более тяжелая металлическая броня или теплозащитные покрытия», – говорит профессор электротехники и вычислительной техники Висконсинского университета в Мадисоне. Под стелсом понимается комплекс способов снижения заметности боевых машин в инфракрасном спектре обнаружения посредством использования радиопоглощающих материалов и покрытий.
Теплые объекты, такие как человеческие тела или двигатели танков, выделяют тепло в качестве инфракрасного света. Новый стелс-лист предлагает значительные улучшения по сравнению с другими технологиями тепловой маскировки. «Это вопрос веса, стоимости и удобства использования», – говорит профессор Цзян.
Толщиной менее 1 мм, лист поглощает приблизительно 94% инфракрасного света, с которым он сталкивается. Захват такого количества света означает, что теплые предметы под маскирующим материалом становятся почти полностью невидимыми для инфракрасных детекторов. Важно отметить, что стелс-материал может сильно поглощать свет в так называемом средне- и длинноволновом инфракрасном диапазоне, таком как свет, излучаемый объектами при температуре человеческого тела.
Благодаря включению электронных нагревательных элементов в стелс-лист, он также может использоваться для обхода инфракрасных камер. «Вы можете намеренно обмануть инфракрасный детектор, представив ложную тепловую сигнатуру», – говорит Цзян. «Например, можно скрыть танк, представив на его месте что-то похожее на простое ограждение шоссе».
Для захвата инфракрасного света Цзян и его коллеги обратились к уникальному материалу под названием черный кремний, который обычно включается в фотоэлементы. Черный кремний поглощает свет, потому что он состоит из миллионов микроскопических игл (называемых нанопроволоками), и все направлены вверх, подобно тесно растущим деревьям в лесу. Входящий свет отражается вперёд-назад между вертикальными шпилями, прыгая внутри материала, но не ускользая.
Хотя черный кремний давно известен поглощением видимого излучения, Цзян и его коллеги первыми увидели потенциал материала именно для захвата инфракрасного света. Они повысили абсорбционные свойства черного кремния путем улучшения метода, используемого для создания материала.
«Мы не изобрели заново весь процесс, но мы расширили этот процесс, используя гораздо более высокие нанопроволки», – говорит Цзян, который разработал материал при поддержке Национального научного фонда в университете.
Исследователи делают нанопроволоки, используя крошечные частицы серебра, чтобы помочь вытравить тонкий слой твердого кремния, создавая чащу высоких игл. Как нанопроволоки, так и частицы серебра способствуют поглощению инфракрасного света. Черный кремний также имеет гибкую подложку, чередующуюся с небольшими воздушными каналами, что предотвращает слишком быстрое нагревание стелс-листа при поглощении инфракрасного света.
