Графен перетворили на активний тепловий камуфляж

Вчені з Туреччини, США і Великобританії створили гнучку і тонку поверхню, здатну змінювати інтенсивність теплового випромінювання, не змінюючи при цьому реальної температури поверхні. Для перемикання поверхні між різними станами використовується невелика напруга, а саме перемикання відбувається за кілька секунд, розповідають автори в журналі.

Гарячі об'єкти випускають теплове випромінювання, в основному в інфрачервоному діапазоні. Ця особливість використовується для виявлення таких об'єктів в темряві, наприклад, у військовій техніці або для спостереження за тваринами в дикій природі. Для маскування від такого спостереження використовується або теплоізолюючі або інші матеріали зі статичними властивостями, або панелі, які можуть змінювати інтенсивність теплового випромінювання або власну температуру. Поки активні системи володіють серйозними недоліками, в тому числі низькою швидкістю зміни властивостей, вузьким спектральним діапазоном випромінювання, що піддається регулюванню, або необхідністю використання жорстких матеріалів у конструкції.

Група дослідників під керівництвом Джошкуна Коджабаша (Co^ kun Kocaba^) з Університету Білкент в Туреччині і Манчестерського університету у Великобританії розробила електроактивовану поверхню для термомаскування, позбавлену цих недоліків. Вона складається з трьох шарів - електрода із золота, нанесеного на теплоізолюючий нейлон, зовнішнього електрода з графена, а також поліетиленовою мембраною з іонною рідиною між ними.

Принцип дії поверхні заснований на зміні випромінювальних властивостей графенового шару. При виникненні напруги між золотим і графеновим електродом іони із середнього шару проникають у багатошарову графенову структуру. Після цього щільність заряду в графені збільшується, що зрушує рівень Фермі до більш високих енергій і пригнічує інфрачервоне випромінювання графена.

Для перемикання пристрою з «гарячого» в «холодний» стан і назад необхідна напруга в три вольти і всього кілька секунд. Пристрій може змінювати сприйману ззовні температуру в діапазоні від 25 до 38 градусів Цельсія, хоча реальна температура панелі при цьому не змінюється. Розробники створили кілька прототипів, які можуть виступати в ролі теплового маскування, а також дисплей з роздільною здатністю п'ять на п'ять пікселів, який може відображати символи за допомогою зміни сприймається температури:

Розробники пропонують використовувати створену ними поверхню не тільки в якості камуфляжу. Її можна встановити на радіаторну поверхню супутника і змушувати відбивати випромінювання Сонця, а також навпаки випускати теплове випромінювання під час прольоту в тіні Землі або іншого небесного тіла.

Існують й інші незвичайні системи активного теплового маскування. Наприклад, британська компанія BAE Systems розробила покриття для військової техніки, яке може швидко змінювати свою температуру. Оскільки воно складається з безлічі незалежних сегментів, систему можна використовувати не тільки для того, щоб машина зливалася з навколишнім простором, але і для імітації того, що перед спостерігачем стоїть не танк або інша бойова машина, а автомобіль або невеликий будинок.