De nombreuses espèces ont naturellement développé des stratégies remarquables pour s'adapter visuellement à leurs environnements pour la protection et la prédation. Les chercheurs ont étudié le camouflage adaptatif dans le spectre infrarouge (IR), bien que la méthode soit très difficile à développer en laboratoire. Dans un nouveau rapport maintenant publié le Avancées scientifiques , Mingyang Li et une équipe de recherche de l'Université nationale de technologie de la défense en Chine, ont développé des dispositifs de camouflage thermique adaptatifs qui combinaient les propriétés optiques et radiatives des films nanoscopiques de platine (Pt) et d'argent (Ag) électrodéposés. Les appareils à base de métal ont maintenu une grande taille, uniforme, et des accordabilités IR cohérentes dans les fenêtres de transmission atmosphérique (ATW) IR moyennes ondes (MWIR) et IR ondes longues (LWIR). L'équipe a multiplexé et agrandi les appareils, permettant une flexibilité pour les capacités de camouflage. La technologie est avantageuse sur une variété de plates-formes de camouflage et dans de nombreuses technologies de gestion du rayonnement thermique.

Ces dernières années, des efforts de recherche considérables ont été déployés pour contrôler les caractéristiques infrarouges (IR) des objets pour le camouflage dans le spectre IR. Pour atteindre cet objectif, les scientifiques doivent contrôler avec précision la chaleur rayonnante émise par un objet pour correspondre à l'arrière-plan. Sur la base de la loi de Stefan-Boltzmann, la chaleur rayonnante d'un objet est proportionnelle à la puissance quatrième de sa température absolue et de l'émittance de la surface. Pour un contrôle dynamique de la température ou de l'émissivité thermique de l'objet, les scientifiques proposent des réseaux microfluidiques et des systèmes thermoélectriques comme approches possibles pour maintenir un camouflage thermique adaptatif. Inspiré des multiples propriétés optiques et radiatives des métaux, Li et al. ont rapporté des dispositifs d'électrodéposition (RSE) d'argent (Ag) réversibles à base de film nanoscopique de platine (Pt) pour d'excellentes capacités de camouflage thermique adaptatif.

Étant donné que les films de platine nanoscopiques ont une absorption IR élevée et une transmission IR partielle, cela pourrait être transformé en absorption via la couche d'électrolyte de gel absorbant les IR dans la configuration. L'application de la tension de dépôt dans le système a permis l'électrodéposition progressive d'argent sur les films de platine nanoscopiques, convertir progressivement l'absorption et la transmission IR en réflexion IR pour permettre des états à faible émission des appareils. Les films nanoscopiques de Pt n'ont pas pu être dissous, donc, ils ont permis de multiples cycles de dépôt et de dissolution d'Ag, afin de basculer entre les états d'émission élevée et faible pendant de nombreux cycles. Li et al. développé divers dispositifs avec plusieurs revêtements structurels, substrats rugueux et flexibles pour former des formats multiplexés pour étendre les scénarios de camouflage.

Pour explorer la régulation de l'IR sur les appareils à base de métal, l'équipe a d'abord étudié les propriétés électriques des films nanoscopiques de Pt. Ils ont examiné les réponses spectrales du film, où l'augmentation de l'épaisseur de Pt a montré d'énormes diminutions de la transmittance IR pour indiquer que l'absorption IR dominait la réponse spectrale des films minces. Les scientifiques ont en outre examiné les plages potentielles de modulation IR et la stabilité cyclique des films de platine nanoscopiques dans un film d'électrodéposition d'argent réversible à trois électrodes (RSE). En raison de l'interface énergétique favorable entre Ag et Pt, le film d'Ag électrodéposé a montré comparativement plus uniforme, morphologies cohérentes et à grain fin sur le film de Pt 3 nm. Cette fonctionnalité a permis aux scientifiques de convertir le film nanoscopique de Pt en un film réfléchissant à haute IR en peu de temps. Les courbes de cyclage potentiostatique presque identiques dans le système ont confirmé leur capacité à effectuer une électrodéposition stable et réversible sur les films nanoscopiques de Pt.

Pour évaluer les performances IR des dispositifs assemblés avec différentes épaisseurs de Pt, Li et al. attachez-les à un 50 ⁰ C et ont enregistré leurs images MWIR (IR à ondes moyennes) et LWIR (IR à ondes longues) en temps réel. L'équipe a appliqué une tension négative de 2,2 V pour électrodéposer progressivement des films d'Ag sur la surface de Pt, à mesure que la température apparente de ces appareils diminuait progressivement. Lorsque les chercheurs ont appliqué par la suite une tension positive de 0,8 V, le film d'Ag électrodéposé pourrait être complètement dissous dans l'électrolyte, et se sont tournés vers leurs états initiaux pour indiquer la réversibilité des dispositifs. L'appareil pourrait fonctionner de manière constante jusqu'à 350 cycles entièrement réversibles pour confirmer leur stabilité et leur réversibilité pour le camouflage thermique adaptatif.

Pour multiplexer et agrandir l'appareil, Li et al. construit un réseau commutable IR multiplexé trois par trois et un dispositif indépendant agrandi. En contrôlant le temps d'électrodéposition combiné de ses pixels indépendants, les scientifiques ont généré les lettres "N", "Tu", "RÉ", et "T" avec des températures différentes sous forme d'images LWIR sur la matrice. Le travail a montré l'adaptabilité de l'arrière-plan complexe et la faisabilité sur une grande surface des systèmes adaptatifs. L'équipe a ensuite étendu le scénario de camouflage du mécanisme de modulation IR dynamique à base de métal sur des appareils rugueux et flexibles. Au cours des travaux, ils ont remplacé le fluorure de baryum poli (BaF 2 ) des substrats avec des versions rugueuses et des films de polypropylène (PP) utilisés pour déposer les films de Pt nanoscopiques. En raison de la rugosité à l'échelle du micron du BaF 2 et une mauvaise mouillabilité du film PP, l'équipe a noté la nécessité de films de Pt plus épais pour former des films physiquement connectés et électriquement conducteurs. Le BaF rugueux 2 Le dispositif basé sur le système réfléchissait de manière diffuse la matrice thermique extérieure dans l'installation et supprimait son propre rayonnement infrarouge pour réduire efficacement l'impact de l'environnement extérieur. Les variantes adaptatives rugueuses et flexibles développées dans le travail ont mis en évidence la compatibilité multi-substrats du mécanisme de modulation IR à base de métal, qui a élargi les scénarios de camouflage de l'appareil.

Li et al. puis ont combiné les dispositifs avec des revêtements de couleur structurels pour améliorer leur compatibilité visible afin d'empêcher leur détection visible pendant la journée. Pour ça, ils ont utilisé une série d'échelles de longueur d'onde visible, oxyde de chrome épais (Cr 2 O 3 ) couches entre le BaF 2 substrat et films nanoscopiques de Pt. Lors du dépôt de différentes épaisseurs de Cr 2 O 3 couches, en raison de leurs effets d'interférence en couches minces dans le spectre visible, les appareils « décorés » affichaient différentes couleurs. Les scientifiques ont noté que les couleurs structurelles passaient de couleurs relativement sombres à des couleurs plus prononcées dans la configuration. Le Cr 2 O 3 les couches ne généraient que des couleurs dans le spectre visible et n'exerçaient donc que peu d'influence sur les performances IR des appareils. Les résultats ont montré la possibilité d'intégrer des conceptions optiques simples dans les systèmes adaptatifs pour une compatibilité visible, rendant les appareils plus difficiles à détecter pendant la journée.

De cette façon, Mingyang Li et ses collègues ont développé des dispositifs de camouflage adaptatifs en déposant de manière réversible de l'argent sur des films de platine nanoscopiques. Les appareils ont montré grand, uniforme, et des accordabilités IR cohérentes dans les fenêtres de transmission atmosphérique IR à ondes moyennes et IR à ondes longues. Les scientifiques ont facilement multiplexé les dispositifs en modelant des films de Pt nanoscopiques ou en ajoutant des grilles conductrices pour une adaptabilité de fond complexe et une flexibilité de grande surface. L'équipe a obtenu une compatibilité visible en ajoutant une série de Cr 2 O 3 couches. Les dispositifs développés dans ce travail peuvent inspirer la prochaine génération de plates-formes de camouflage thermique adaptatif qui contrôlent rapidement et précisément le rayonnement thermique et le camouflage en réponse à la détection multispectrale et à l'adaptabilité à des environnements complexes. Ces dispositifs auront des applications dans les techniques de gestion du rayonnement thermique, y compris les bâtiments écoénergétiques, vêtements de thermorégulation et dans les engins spatiaux intelligents.

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