Le telecamere a infrarossi sono gli occhi sensibili al calore che aiutano i droni a trovare i loro bersagli, anche nel cuore della notte o attraverso una fitta nebbia.

Nascondersi da tali rilevatori potrebbe diventare molto più facile, grazie a un nuovo materiale di copertura che rende gli oggetti - e le persone - praticamente invisibili.

"Quello che abbiamo mostrato è un 'foglio invisibile' ultrasottile. Proprio adesso, ciò che le persone hanno sono armature metalliche molto più pesanti o coperte termiche, "dice Hongrui Jiang, il Lynn H. Matthias Professor e Vilas Distinguished Achievement Professor di ingegneria elettrica e informatica presso l'Università del Wisconsin-Madison.

Oggetti caldi come corpi umani o motori di carri armati emettono calore sotto forma di luce infrarossa, e il nuovo foglio invisibile, descritto il 15 giugno 2018, nella rivista di ricerca Materiali di ingegneria avanzata , offre miglioramenti sostanziali rispetto ad altre tecnologie di mascheratura termica.

"È una questione di peso, il costo e la facilità d'uso, "dice Jiang.

Misurando meno di un millimetro di larghezza, all'incirca lo spessore di 10 pagine di carta, il foglio sottile assorbe circa il 94 percento della luce infrarossa che incontra. Intrappolare così tanta luce significa che gli oggetti caldi sotto il materiale di occultamento diventano quasi completamente invisibili ai rilevatori a infrarossi.

È importante sottolineare che il materiale invisibile può assorbire fortemente la luce nella cosiddetta gamma infrarossa a lunghezza d'onda media e lunga, che è il tipo di luce emessa dagli oggetti a circa la temperatura corporea umana.

Cosa c'è di più, incorporando elementi riscaldanti elettronici nel foglio invisibile, i ricercatori hanno creato un travestimento high-tech per ingannare le telecamere a infrarossi.

"Puoi ingannare intenzionalmente un rilevatore di infrarossi presentando una falsa firma di calore, " dice Jiang. "Potrebbe nascondere un carro armato presentando quello che sembra un semplice guardrail autostradale".

Per intrappolare la luce infrarossa, Jiang e colleghi si sono rivolti a un materiale unico chiamato silicio nero, che è comunemente incorporato nelle celle solari. Il silicio nero assorbe la luce perché è costituito da milioni di aghi microscopici (chiamati nanofili) tutti rivolti verso l'alto come una fitta foresta:la luce in arrivo si riflette avanti e indietro tra le guglie verticali, rimbalzare all'interno del materiale invece di scappare.

Sebbene sia noto da tempo che il silicio nero assorbe la luce visibile, Jiang e colleghi sono stati i primi a vedere il potenziale del materiale di intrappolare gli infrarossi, e hanno potenziato le sue proprietà di assorbimento modificando il metodo attraverso il quale hanno creato il loro materiale.

"Non abbiamo completamente reinventato l'intero processo, ma abbiamo esteso il processo a nanofili molto più alti, "dice Jiang.

Fanno quei nanofili usando minuscole particelle di argento per aiutare a incidere un sottile strato di silicio solido, che si traduce in un boschetto di aghi alti. Sia i nanofili che le particelle d'argento contribuiscono ad assorbire la luce infrarossa.

Il silicio nero dei ricercatori ha anche un supporto flessibile intervallato da piccoli canali d'aria. Questi canali d'aria impediscono al foglio invisibile di riscaldarsi troppo rapidamente poiché assorbe la luce infrarossa.

Attualmente, Jiang e colleghi stanno lavorando per ampliare il loro prototipo per applicazioni del mondo reale con l'assistenza del programma UW-Madison Discovery to Product (D2P). Hanno ricevuto un brevetto negli Stati Uniti nell'autunno 2017 per l'uso del materiale in modalità stealth, e la Wisconsin Alumni Research Foundation, o WARF, il braccio di brevetti e licenze tecnologiche di UW-Madison, sta attivamente perseguendo due ulteriori domande di brevetto.