Molte specie hanno naturalmente evoluto strategie notevoli per adattarsi visivamente ai loro ambienti per la protezione e la predazione. I ricercatori hanno studiato il camuffamento adattivo nello spettro infrarosso (IR), anche se il metodo è molto impegnativo da sviluppare in laboratorio. In un nuovo rapporto ora pubblicato su Progressi scientifici , Mingyang Li e un gruppo di ricerca presso la National University of Defense Technology in Cina, ha sviluppato dispositivi di camuffamento termico adattivo che collegano le proprietà ottiche e radiative dei film nanoscopici di platino (Pt) e argento (Ag) elettrodepositati. I dispositivi a base di metallo mantenuti grandi, uniforme, e sintonizzabilità IR coerenti nelle finestre di trasmissione atmosferica (ATW) IR a onde medie (MWIR) e IR a onde lunghe (LWIR). Il team ha multiplexato e ampliato i dispositivi, consentendo flessibilità per le capacità di mimetizzazione. La tecnologia è vantaggiosa in una varietà di piattaforme di mimetizzazione e in molte tecnologie di gestione delle radiazioni termiche.

Negli ultimi anni si sono registrati ampi sforzi di ricerca per controllare le caratteristiche dell'infrarosso (IR) degli oggetti per mimetizzarsi nello spettro IR. Per raggiungere questo obiettivo, gli scienziati devono controllare con precisione il calore radiante emesso da un oggetto in modo che corrisponda allo sfondo. Sulla base della legge di Stefan-Boltzmann, il calore radiante di un oggetto è proporzionale alla quarta potenza della sua temperatura assoluta e all'emittanza della superficie. Per il controllo dinamico della temperatura o dell'emittanza termica dell'oggetto, gli scienziati offrono reti microfluidiche e sistemi termoelettrici come possibili approcci per mantenere il camuffamento termico adattivo. Ispirato dalle molteplici proprietà ottiche e radiative dei metalli, Li et al. riportato su dispositivi di elettrodeposizione (RSE) di argento (Ag) reversibile a base di film di platino (Pt) nanoscopico per eccellenti capacità di camuffamento termico adattivo.

Poiché i film di platino nanoscopici hanno un elevato assorbimento IR e una trasmissione IR parziale, questo potrebbe essere trasformato in assorbimento tramite lo strato di elettrolita in gel che assorbe IR nella configurazione. L'applicazione della tensione di deposizione nel sistema ha consentito l'elettrodeposizione graduale dell'argento sui film di platino nanoscopici, convertendo gradualmente l'assorbimento e la trasmissione IR in riflessione IR per consentire stati a bassa emittanza dai dispositivi. I film nanoscopici di Pt non possono essere sciolti, perciò, hanno permesso più cicli di deposizione e dissoluzione dell'Ag, al fine di commutare tra stati ad alta e bassa emittanza per molti cicli. Li et al. sviluppato diversi dispositivi con più rivestimenti strutturali, substrati ruvidi e flessibili per formare formati multiplexati per espandere gli scenari di mimetizzazione.

Per esplorare la regolazione dell'IR sui dispositivi a base metallica, il team ha prima studiato le proprietà elettriche dei film nanoscopici di Pt. Hanno esaminato le risposte spettrali del film, dove l'aumento dello spessore di Pt ha mostrato enormi diminuzioni nella trasmittanza IR per indicare che l'assorbimento IR ha dominato la risposta spettrale dei film sottili. Gli scienziati hanno ulteriormente esaminato i potenziali intervalli di modulazione IR e la stabilità ciclica dei film di platino nanoscopici in un film di elettrodeposizione d'argento reversibile (RSE) a tre elettrodi. A causa dell'interfaccia energetica favorevole tra Ag e Pt, il film di Ag elettrodepositato si è mostrato relativamente più uniforme, morfologie coerenti ea grana fine sul film di Pt da 3 nm. Questa caratteristica ha permesso agli scienziati di convertire la pellicola di Pt nanoscopica in una pellicola ad alta riflessione IR in un breve periodo di tempo. Le curve di ciclo potenziostatico quasi identiche nel sistema hanno confermato la loro capacità di eseguire l'elettrodeposizione stabile e reversibile sui film nanoscopici di Pt.

Per valutare le prestazioni IR dei dispositivi assemblati con diversi spessori di Pt, Li et al. attaccati a un 50 ⁰ C e hanno registrato le loro immagini MWIR (IR a onde medie) e LWIR (IR a onde lunghe) in tempo reale. Il team ha applicato una tensione negativa di 2,2 V per elettrodepositare gradualmente i film di Ag sulla superficie del Pt, man mano che la temperatura apparente di questi dispositivi diminuiva gradualmente. Quando i ricercatori hanno applicato successivamente una tensione positiva di 0,8 V, il film di Ag elettrodepositato potrebbe essere completamente sciolto nell'elettrolita, e si sono rivolti ai loro stati iniziali per indicare la reversibilità dei dispositivi. Il dispositivo potrebbe funzionare costantemente fino a 350 cicli completamente reversibili per confermare la loro stabilità e reversibilità per il camuffamento termico adattivo.

Per multiplexare e ingrandire il dispositivo, Li et al. costruito un array commutabile IR multiplexato tre per tre e un dispositivo indipendente allargato. Controllando il tempo di elettrodeposizione combinato dei suoi pixel indipendenti, gli scienziati hanno generato le lettere "N", "U", "D", e "T" con temperature diverse come immagini LWIR sull'array. Il lavoro ha mostrato l'adattabilità dello sfondo complesso e la fattibilità su vasta area dei sistemi adattativi. Il team ha poi ampliato lo scenario di mimetizzazione del meccanismo di modulazione IR dinamico a base di metallo su dispositivi ruvidi e flessibili. Durante il lavoro hanno sostituito il fluoruro di bario lucidato (BaF ₂ ) substrati con versioni ruvide e film di polipropilene (PP) utilizzati per depositare i film di Pt nanoscopici. A causa della rugosità su scala micron di BaF ₂ e scarsa bagnabilità del film in PP, il team ha notato la necessità di pellicole di Pt più spesse per formare pellicole collegate fisicamente ed elettricamente conduttive. Il ruvido BaF ₂ Questo dispositivo rifletteva diffusamente la matrice termica esterna nella configurazione e sopprimeva la propria radiazione IR per ridurre efficacemente l'impatto dall'ambiente esterno. Le varianti adattative ruvide e flessibili sviluppate nel lavoro hanno evidenziato la compatibilità multi-substrato del meccanismo di modulazione IR a base di metallo, che ha ampliato gli scenari di mimetizzazione del dispositivo.

Li et al. quindi combinato i dispositivi con rivestimenti colorati strutturali per migliorare la loro compatibilità visibile in modo da impedire il loro rilevamento visibile durante il giorno. Per questo, hanno usato una serie di scale di lunghezze d'onda visibili, ossido di cromo denso (Cr ₂ oh ₃ ) strati tra il BaF ₂ substrato e film nanoscopici di Pt. Dopo aver depositato diversi spessori di Cr ₂ oh ₃ strati, a causa dei loro effetti di interferenza del film sottile nello spettro visibile, i dispositivi "decorati" mostravano vari colori. Gli scienziati hanno notato che i colori strutturali si spostano da colori relativamente scuri a colori più pronunciati nella configurazione. il Cr ₂ oh ₃ gli strati generavano solo colori nello spettro visibile e quindi esercitavano poca influenza sulle prestazioni IR dei dispositivi. I risultati hanno mostrato la possibilità di integrare semplici progetti ottici nei sistemi adattivi per la compatibilità visibile, rendendo i dispositivi più difficili da rilevare durante il giorno.

In questo modo, Mingyang Li e colleghi hanno sviluppato dispositivi di mimetizzazione adattivi depositando in modo reversibile argento su pellicole nanoscopiche di platino. I dispositivi hanno mostrato grandi, uniforme, e sintonizzabilità IR coerenti in entrambe le finestre di trasmissione atmosferica IR a onde medie e IR a onde lunghe. Gli scienziati hanno facilmente multiplexato i dispositivi modellando pellicole di Pt nanoscopiche o aggiungendo griglie conduttive per un'adattabilità complessa dello sfondo e flessibilità su un'ampia area. Il team ha ottenuto una compatibilità visibile aggiungendo una serie di Cr . spessi in scala di lunghezze d'onda visibili ₂ oh ₃ strati. I dispositivi sviluppati in questo lavoro possono ispirare la prossima generazione di piattaforme di camuffamento termico adattivo che controllano in modo rapido e preciso la radiazione termica e il camuffamento in risposta al rilevamento multispettrale e all'adattabilità ad ambienti complessi. Questi dispositivi avranno applicazioni in tutte le tecniche di gestione delle radiazioni termiche, inclusi edifici ad alta efficienza energetica, indumenti di termoregolazione e in astronavi intelligenti.

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