Un material único que parece desacoplar la temperatura de un objeto de la cantidad de radiación térmica que produce podría proporcionar una nueva forma de esconderse de las cámaras infrarrojas (sin mencionar extranjeros sedientos de sangre equipados con visión infrarroja)
Básicamente, todo lo que tiene una temperatura superior a cero absoluto emite radiación térmica y, en general, las cosas más calientes se vuelven más brillantes en las longitudes de onda de la luz.
Sin embargo, un nuevo descubrimiento presenta una sorprendente excepción a estos principios perdurables de la física, gracias a las extrañas propiedades de un material cuántico llamado óxido de samario y níquel.
En una nueva investigación, los científicos descubrieron que el óxido de níquel y samario contrarresta la tendencia térmica exhibida por casi toda la materia sólida, ya que no necesariamente brilla más porque se calienta.
"Normalmente, cuando calienta o enfría un material, la resistencia eléctrica cambia lentamente". explica ingeniero de materiales Shriram Ramanathan de la Universidad de Purdue.
"Pero para el óxido de samario y níquel, la resistencia cambia de manera poco convencional de un estado aislante a un estado conductor, lo que mantiene sus propiedades de emisión de luz térmica casi iguales para un cierto rango de temperatura".
Dado que las cámaras infrarrojas funcionan según el principio de detección de radiación térmica, un material como este que puede enmascarar la firma de calor de un objeto podría camuflar el objeto, haciéndolo invisible en términos de calor.
El nuevo estudio todavía no nos ha llevado allí, pero los investigadores dicen que lo que están aprendiendo sobre el óxido de níquel y samario podría llevarnos a ese punto algún día, además de descubrir otras formas de manipular las firmas térmicas para aumentar la visibilidad de los objetos. también, no solo reducirlo.
"Demostramos un recubrimiento que emite la misma cantidad de radiación térmica independientemente de la temperatura, dentro de un rango de temperatura de aproximadamente 30 ° C". el equipo escribe en nuevo papel.
"Esta es la primera vez que se demuestra la radiación térmica independiente de la temperatura y tiene implicaciones sustanciales para el camuflaje infrarrojo, la protección de la privacidad y la transferencia de calor radiativo".
En experimentos, los investigadores calentaron varios materiales de muestra a temperaturas entre 100 y 140 ° C, y midieron su radiación térmica en infrarrojo de onda larga.
Las obleas compuestas de zafiro, sílice fundida y un bosque de nanotubos de carbono mostraron diferencias significativas en sus emisiones térmicas a medida que se calentaban a temperaturas más altas, pero las obleas recubiertas con una película del material de óxido de samario y níquel básicamente permanecieron sin cambios, independientemente del aumento de calor. .
(Shahsafi et al., PNAS, 2019)
En la imagen de arriba, las pruebas de óxido de níquel y samario están marcadas como ZDTE, abreviatura de emisores térmicos diferenciales cero (ZDTE): materiales que pueden descomponer el mapeo uno a uno convencional entre la temperatura de un objeto y su potencia emitida térmicamente.
Como muestra la imagen, el óxido de samario y níquel tiene éxito en gran medida como ZDTE en ese rango de temperatura limitado. Tenga en cuenta que las pequeñas manchas brillantes en las filas de ZDTE muestran porciones de la oblea de zafiro no recubiertas en el material cuántico, como un medio de ilustrar el contraste de emisión térmica entre la oblea tratada y la no tratada.
Hay mucho más trabajo por hacer antes de que podamos explotarlo de manera realista para escabullir sigilosamente cámaras infrarrojas pasadas no detectadas, pero como señala el equipo de investigación, las posibilidades son enormes.
"La capacidad de desacoplar la temperatura y la radiación térmica con nuestro diseño simple permite nuevos enfoques para ocultar las firmas de calor en grandes áreas, por ejemplo, para las tecnologías de privacidad personal ponibles, y también tiene implicaciones para la gestión térmica en el espacio". los autores escriben.
Los hallazgos se informan en PNAS.