美国学者研发伪装材料 红外仪前能掩饰体温

美国哈佛大学工程与应用科学学院(SEAS)日前开发出一种能够在红外热成像仪前掩饰自己实际温度的主动伪装材料。

在伸手不见五指的房间里看到人或动物，在千米之外发现隐藏在密林中的敌人……这本是红外热像仪引以为豪的独门绝技，而如今也有了破解之法。

据物理学家组织网报道，美国哈佛大学工程与应用科学学院(SEAS)日前开发出一种能够在红外热成像仪前掩饰自己实际温度的主动伪装材料。这种材料的独特性有望在一系列军事和民用场景中获得应用，它标志着主动伪装材料已经迈出重要一步。今后，就算是通过红外热像仪所观察到的温度也未必就是真的。相关研究发表在美国物理学会开放获取期刊《物理评论X》上。

矛与盾

近年来，红外线热成像技术获得了长足的发展，尤其是在军事领域的应用更是达到了让对手无处可藏的地步：不少步枪配备的热成像仪的可见距离已经超过了1000米，有些坦克和装甲车的热瞄准具的可见距离甚至超过了3000米。在小型化上，不久前美国科学家还开发出了一种只有指甲盖大小的红外线图像传感器，由于体积小、重量轻，它甚至能够集成到隐形眼镜或手机当中。这让不少人惊呼如今连热量这点隐私都保不住了。

由哈佛大学开发出的这种神奇的伪装材料有望改变这一切。在实验中，研究人员首先在一块金属板上刷上了这种涂层，然后通过红外摄像机观察其被加热后的反应。当样品被加热后最初的反应和普通材料相比并无太大差异：60摄氏度时，涂层在红外相机下呈现蓝绿色；70摄氏度时呈现红色和黄色；当温度达到74摄氏度时，它呈现出深红色。但之后让人惊讶的事情发生了，随着温度的继续上升，热辐射值却开始暴跌。当温度上升到80摄氏度时，涂层在红外相机中呈现蓝色，与其在被加热到60摄氏度时出现的颜色类似。而在实际温度为85摄氏度时，它看起来竟然更冷。此外，研究人员发现，这种神奇的效果还是可逆的，能重复的，在尝试许多次后仍然有效。

纯与杂

该技术的关键在于一种非常薄的钒氧化物薄膜，这种材料的特殊性在于当到达特定温度时，它的电子会发生戏剧性变化，材料的导电性能也会随之改变。在室温下，纯钒氧化物是绝缘的，而温度稍稍升高后，它会与金属一样具有导电性。在这个转化过程当中，其光学特征也会发生变化，随着温度的变化，发出不同颜色的光。红外伪装只是其众多技能中的一种。

钒氧化物能从绝缘体转化为金属这一现象，早在1959年就已经得到了科学家的确认。然而，这种材料很难处理，在加热后其中的晶体会发生膨胀，过度的应力往往会使材料出现大量的裂纹，并最终导致样品粉碎。新研究中，科学家们借助一项新技术，制成了极为纯净的氧化钒薄膜，稳定性极好，从而让上述实验成为可能。

研究人员还发现，只要在纯净的样品中掺入杂质就能人为控制其光学特征，根据参入物质数量和成分的不同，其光学表现也各有不同。这就为这种材料的应用提供了极大的想象空间。例如，在纯净的氧化钒中掺入钨，这种涂层的转化温度就可以降低到室温范围以内，随着温度的上升，热辐射的伪装效果也会更加明显。