p Muitas espécies desenvolveram estratégias notáveis ​​naturalmente para se adaptar visualmente a seus ambientes para proteção e predação. Os pesquisadores estudaram a camuflagem adaptativa no espectro infravermelho (IR), embora o método seja altamente desafiador para desenvolver em laboratório. Em um novo relatório agora publicado em Avanços da Ciência , Mingyang Li e uma equipe de pesquisa da Universidade Nacional de Tecnologia de Defesa da China, desenvolveram dispositivos de camuflagem térmica adaptativa que uniram as propriedades ópticas e radiativas de filmes nanoscópicos de platina (Pt) e prata (Ag) eletrodepositados de Pt. Os dispositivos baseados em metal mantinham grandes, uniforme, e sintonizações de infravermelho consistentes nas janelas de transmissão atmosférica (ATWs) de infravermelho de onda média (MWIR) e infravermelho de onda longa (LWIR). A equipe multiplexou e ampliou os dispositivos, permitindo flexibilidade para recursos de camuflagem. A tecnologia é vantajosa em uma variedade de plataformas de camuflagem e em muitas tecnologias de gerenciamento de radiação térmica. p Nos últimos anos, vimos muitos esforços de pesquisa para controlar os recursos de infravermelho (IR) de objetos para camuflagem no espectro de infravermelho. Para atingir esse objetivo, os cientistas devem controlar com precisão o calor radiante emitido por um objeto para coincidir com o fundo. Com base na lei Stefan-Boltzmann, o calor radiante de um objeto é proporcional à quarta potência de sua temperatura absoluta e da emitância da superfície. Para controle dinâmico da temperatura ou emissão térmica do objeto, cientistas oferecem redes microfluídicas e sistemas termoelétricos como abordagens possíveis para manter a camuflagem térmica adaptativa. Inspirado nas múltiplas propriedades ópticas e radiativas dos metais, Li et al. relatado em dispositivos de eletrodeposição (RSE) de prata reversível à base de filme de platina nanoscópica (Pt) para excelentes recursos de camuflagem térmica adaptativa.

p Como os filmes nanoscópicos de platina têm alta absorção de infravermelho e transmissão parcial de infravermelho, isso poderia ser transformado em absorção por meio da camada de eletrólito de gel que absorve IR na configuração. A aplicação da tensão de deposição no sistema permitiu a eletrodeposição gradual de prata nos filmes nanoscópicos de platina, converter gradualmente a absorção e transmissão de infravermelho em reflexão de infravermelho para permitir estados de baixa emissão dos dispositivos. Os filmes nanoscópicos de Pt não puderam ser dissolvidos, Portanto, eles permitiam vários ciclos de deposição e dissolução de Ag, para alternar entre os estados de alta e baixa emissão por muitos ciclos. Li et al. desenvolveu diversos dispositivos com múltiplos revestimentos estruturais, substratos ásperos e flexíveis para formar formatos multiplexados para expandir os cenários de camuflagem.

p Para explorar a regulamentação de IR nos dispositivos baseados em metal, a equipe estudou primeiro as propriedades elétricas dos filmes nanoscópicos de Pt. Eles examinaram as respostas espectrais do filme, onde o aumento da espessura de Pt mostrou enormes diminuições na transmitância de IR para indicar que a absorção de IR dominou a resposta espectral dos filmes finos. Os cientistas examinaram ainda as faixas de potencial de modulação IR e a estabilidade do ciclo dos filmes nanoscópicos de platina em um filme de eletrodeposição reversível de prata (RSE) de três eletrodos. Devido à interface favorável à energia entre Ag e Pt, o filme de Ag eletrodepositado mostrou-se comparativamente mais uniforme, morfologias coerentes e de granulação fina no filme de Pt de 3 nm. Este recurso permitiu aos cientistas converter o filme nanoscópico de Pt em um filme reflexivo de alto infravermelho em um curto período de tempo. As curvas de ciclagem potenciostática quase idênticas no sistema confirmaram sua capacidade de realizar eletrodeposição estável e reversível nos filmes nanoscópicos de Pt.

p Para avaliar o desempenho de IR dos dispositivos montados com diferentes espessuras de Pt, Li et al. anexou-os a um 50 ⁰ C aquecedor e gravou suas imagens MWIR (IR de onda média) e LWIR (IR de onda longa) em tempo real. A equipe aplicou uma voltagem negativa de 2,2 V para eletrodepositar gradualmente os filmes de Ag na superfície de Pt, à medida que a temperatura aparente desses dispositivos diminuía gradualmente. Quando os pesquisadores aplicaram uma tensão positiva de 0,8 V depois disso, o filme de Ag eletrodepositado pode ser completamente dissolvido no eletrólito, e voltaram para seus estados iniciais para indicar a reversibilidade dos dispositivos. O dispositivo pode funcionar continuamente por até 350 ciclos totalmente reversíveis para confirmar sua estabilidade e reversibilidade para camuflagem térmica adaptativa.

p Para multiplexar e ampliar o dispositivo, Li et al. construiu um array comutável IR multiplexado três por três e um dispositivo independente ampliado. Ao controlar o tempo de eletrodeposição combinado de seus pixels independentes, os cientistas geraram as letras "N", "VOCÊ", "D", e "T" com temperaturas diferentes como imagens LWIR na matriz. O trabalho mostrou a adaptabilidade do fundo complexo e a viabilidade de grandes áreas dos sistemas adaptativos. Em seguida, a equipe expandiu o cenário de camuflagem do mecanismo de modulação IR dinâmica baseado em metal em dispositivos rígidos e flexíveis. Durante o trabalho, eles substituíram o fluoreto de bário polido (BaF ₂ ) substratos com versões rugosas e filmes de polipropileno (PP) usados ​​para depositar os filmes nanoscópicos de Pt. Devido à rugosidade em escala mícron do BaF ₂ e baixa molhabilidade do filme PP, a equipe observou a necessidade de filmes de Pt mais espessos para formar filmes fisicamente conectados e eletricamente condutores. O BaF áspero ₂ O dispositivo de base difusa refletia a matriz térmica externa na configuração e suprimia sua própria radiação IR para reduzir efetivamente o impacto do ambiente externo. As variantes adaptativas ásperas e flexíveis desenvolvidas no trabalho destacaram a compatibilidade multi-substrato do mecanismo de modulação IR baseado em metal, que expandiu os cenários de camuflagem do dispositivo.

p Li et al. em seguida, combinou os dispositivos com revestimentos de cores estruturais para melhorar sua compatibilidade visível, a fim de evitar sua detecção visível durante o dia. Por esta, eles usaram uma série de escala de comprimento de onda visível, óxido de cromo espesso (Cr ₂ O ₃ ) camadas entre o BaF ₂ substrato e filmes nanoscópicos de Pt. Após a deposição de diferentes espessuras de Cr ₂ O ₃ camadas, devido aos seus efeitos de interferência de película fina no espectro visível, os dispositivos "decorados" exibiam várias cores. Os cientistas notaram que as cores estruturais mudam de cores relativamente escuras para cores mais pronunciadas na configuração. The Cr ₂ O ₃ camadas geravam apenas cores no espectro visível e, portanto, exerciam pouca influência no desempenho de infravermelho dos dispositivos. Os resultados mostraram a possibilidade de integração de projetos ópticos simples aos sistemas adaptativos para compatibilidade visível, tornando os dispositivos mais difíceis de detectar durante o dia.

p Desta maneira, Mingyang Li e seus colegas desenvolveram dispositivos de camuflagem adaptativa depositando prata reversivelmente em filmes nanoscópicos de platina. Os dispositivos mostraram grandes, uniforme, e sintonizações de infravermelho consistentes em janelas de transmissão atmosférica de ondas médias e longas de infravermelho. Os cientistas multiplexaram facilmente os dispositivos padronizando filmes de Pt nanoscópicos ou adicionando grades condutoras para uma adaptabilidade de fundo complexa e flexibilidade de grandes áreas. A equipe alcançou compatibilidade visível adicionando uma série de Cr de espessura de escala de comprimento de onda visível ₂ O ₃ camadas. Os dispositivos desenvolvidos neste trabalho podem inspirar a próxima geração de plataformas de camuflagem térmica adaptativa que controlam de forma rápida e precisa a radiação térmica e a camuflagem em resposta à detecção multiespectral e adaptabilidade a ambientes complexos. Esses dispositivos terão aplicações em técnicas de gerenciamento de radiação térmica, incluindo edifícios com eficiência energética, roupas de termorregulação e em naves espaciais inteligentes. p © 2020 Science X Network