伯克利研究人員開發出可誘騙熱像儀的「誘餌」塗層
2020-08-04 麥姆斯諮詢
即使環境溫度很高，但上圖中的字母C-A-L看起來也很「涼爽」。加州大學伯克利分校的研究人員開發了一種塗層，能夠誘騙紅外熱像儀對特定區域的溫度感知。
光有時會迷惑我們的眼睛。對於看起來很光亮的表面，人眼的響應其實很大程度上取決於周圍的環境和光照條件。
據麥姆斯諮詢報導，加州大學伯克利分校的研究人員開發出了一種將視覺「誘餌」植入物體表面的方法，可以誘騙紅外熱像儀檢測到實際不存在的特定圖像。
在近日發表於《先進材料》的一篇論文中，加州大學伯克利分校材料科學與工程系吳軍橋（Junqiao Wu）教授和博士後研究員Kechao Tang介紹了他們用精心設計的摻鎢二氧化釩薄膜製造這種特殊結構。
紅外光對人眼來說是不可見的，但是可以用多種紅外設備進行探測，比如夜視鏡和熱像儀等。伯克利研究人員開發的塗層可以有效地調節目標物體，使其發射與周圍環境相同的紅外輻射，從而使紅外探測設備無法分辨。
不過，令這項研究特別新穎的是，他們可以操縱塗層，使利用紅外設備觀測的用戶看到並非實際的假象。
研究人員在論文中介紹稱：「這種結構為紅外信號操縱和處理提供了一種前所未有的通用平臺。」
為了製造這種結構，吳軍橋教授及其團隊重點研究了摻雜鎢的二氧化釩，這種物質在一定溫度下可以從低溫絕緣體嚮導電金屬相轉變。
通過對摻雜分布進行精心設計，絕緣體-金屬相變可以均勻化，從而使物質在很寬的溫度變化範圍內（15-70攝氏度）發射恆定水平的熱輻射。這種平衡狀態，可以使熱像儀無法探測物體在室溫範圍發出的真實紅外信號。
類似的，還有其他研究人員探索了用不同的相變材料來隱藏紅外輻射。例如，美國威斯康星州大學麥迪遜分校的科學家們研究了氧化釤鎳材料，而中國杭州浙江大學的研究人員則重點研究了鍺-銻-碲材料，來實現熱偽裝。
伯克利的這項研究受到了美國國家科學基金會和Bakar Fellows Program的支持，他們的研究取得了多項進展。他們在由硼矽酸鹽玻璃和藍寶石製成的結構上生長了超薄的二氧化釩層（厚度不到100納米）。利用脈衝雷射，研究人員在薄膜中摻雜了不同量的鎢，然後將這種材料轉移到一種特殊的聚乙烯薄膜膠帶上。
研究人員稱，這種方法具有機械柔性，無需耗能，且對於目標溫度具有固有的時間和空間自適應能力，提供了更好更一致的偽裝。通過控制聚乙烯膠帶塗層上鎢摻雜二氧化釩的結構和成分，研究人員可以製造出一種紅外「誘餌」。
「我們如何生長這些材料，可以改變人們最終認為他們看到的圖像。」吳教授稱。在這篇論文中，研究人員介紹了他們如何將字母C-A-L編碼到樣本上，然後將這些樣本放在物體表面。字母的顏色可以代表人們從紅外相機中看到的溫度。例如，無論樣本的實際溫度如何，藍色C表示溫度恆定為5攝氏度，淺藍色A表示溫度恆定為15攝氏度，而綠色L表示溫度恆定為25攝氏度。
儘管物體的實際溫度在35-65攝氏度之間變化很大，但通過紅外相機，人們會清楚地看到與實際溫度無關的低溫「C-A-L」字母。吳教授表示：「我們既可以抹去真實的信息，也可以創造虛假的信息。環境溫度再高，C-A-L都能保持低溫。」
可以想見，這種技術對於軍事和情報機構是有用的，因為他們可以阻止對國家安全構成威脅的日益複雜的監視技術。此外，它還可能孕育未來的加密技術，使信息可以更安全地隱藏起來，防止未經授權的訪問。
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