注入盐的石墨烯可形成红外线遮盖装置

注入盐的石墨烯可形成红外线遮盖装置

我喜欢光和我们可以控制它的各种方式。这对我来说是个好时机,因为我们真正处于光控的黄金时代。我们可以操纵它来查看原本不可见的细节。我们可以围绕物体引导它,使它们不可见。光已经取得了停滞不前和舞蹈在销的尖结束。

注入盐的石墨烯可形成红外线遮盖装置

所有这些对光的控制都是间接的,来自我们对光与之相互作用的材料的控制。现在,研究人员已经制作出一种材料,可以调整其特性,使其红外线外观比它所包围的物体更热或更冷。换句话说,热物体看起来很冷,或者冷物体会出现热 - 它的红外伪装。

这些都是关于那些电子的

那么,你自己制作一些红外迷彩装备吗?基本程序是使用可发射红外辐射的材料来控制效率。以黄金为例。金是一种近乎完美的金属:它具有高导电性,不易吸收红外辐射。这意味着它将反映入射辐射;这就是为什么紧急毯子有一层薄薄的金色涂层:金色反射回你自己的红外辐射,让你保持温暖。

在比例的另一端,你有一些像火焰中的黑色烟灰。烟灰不是很反光,因此背景红外辐射不会被烟灰散射。但是,如果它放在加热板上,它会发出红外线。相反,黄金不倾向于在这些波长下发射。

材料发射(或吸收)光的效率由其发射率描述,其从零到一。黄金非常接近于零,而完美的发射体(如烟灰)接近于统一。

发射率是研究人员转向控制其材料红外外观的旋钮。为此,他们利用石墨烯的不寻常特性。石墨烯是单层碳原子,全部排列成六边形。它不是一种金属;它更像是像硅一样的半导体,为你正在阅读的设备供电的CPU是由它制造的。不同之处在于,如果对其施加可测量的电压,硅才会开始导电,而一旦电压非零,石墨烯就会开始导电(这称为零带隙半导体)。这意味着石墨烯总是具有可用于导电的电子 - 但不是那么多。并且,当您考虑到制造中的缺陷时,一些石墨烯层的导电性可能非常差。

但是,与其他半导体一样,通过添加含有额外电子的杂质可以改变电导率。例如,向硅中添加少量磷会使其具有更高的电导率,因为磷会释放出电子。

咸毯子

研究人员制作了一层厚的石墨烯层(厚度约为100到150片石墨烯片),导电性很差。结果,该层的发射率非常高。在该层下,他们放置了一层薄薄的离子液体涂层。离子液体基本上是液体盐(不是溶解在水中的盐)。通过薄的透明塑料层将液体盐密封在适当位置,并将整个批次放置在薄金电极上。

在通常条件下,盐层位于石墨烯层之外,石墨烯层吸收并辐射红外光。然而,如果在石墨烯层和金层之间施加电压,则液体中的离子移动到石墨烯中,使其具有更高的导电性。结果,它停止吸收和辐射红外辐射并成为红外反射器。更好的是,从吸收器到反射器的过渡是可控的。不同的电压导致不同的电导率,因此石墨烯层的发射率从其最大值到最小值(0.8到0.35)连续变化。

那是什么意思?好吧,想象一下将它放在热板上。如果发射率设置为其最小值,则热板看起来与周围环境温度相同:它被隐藏。但你也可以采取另一种方式:如果发射率增加,那么热板似乎比其它方式更热。

起初,这似乎违反直觉:如果该层比它覆盖的物体发热得多,那么材料肯定会主动冷却热板。我会说,从表面上看,这必须是真的。但在实践中,它取决于许多因素:物体的温度取决于其红外辐射发射的效率,还取决于其对周围环境和对流的传导(温暖流体的质量运动,如空气,带走热量) 。覆盖物可以简单地改变这些不同的传热机制之间的平衡,而不是实际冷却被覆盖的物体。

眼见为实

研究人员展示了许多材料的图片和电影,用于伪装热物体。它们表明材料是柔韧的,因此可以穿着。同样重要的是,它与真空兼容。

这可能是一个惊喜,但在真空室和太空中保持凉爽或温暖是一个适当的挑战。在一般情况下,对流将大部分热量带离温暖物体 - 这就是为什么散热器能够保持房屋温暖的原因。在真空中,没有任何东西可以带来热量。因此,最终,控制温度的唯一方法是改变从表面辐射热量的效率。而且,现在我们有一种材料可以做到这一点。我认为这可能是更重要的应用。

当然,我们不知道材料的物理强度如何,或者它在停止工作之前可以做多少发射率转换。但是,假设这些离开并且离子液体不是太昂贵或有毒,那么我可以想象这很快就会出现在专业应用中。

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