现代快报讯(实习生 朱玲娜 记者 于露 文/摄)日前,南京大学科研团队开发了一种基于金纳米颗粒自组装的类皮肤超材料,成功实现了在黑暗环境下的可见光和红外双波段隐身。这项工作为具有灵活多波段调制且适用于多种应用场景的类皮肤超材料提供了新范式,相关成果近日发表于国际学术期刊《科学·进展》。
“我们研发的类皮肤超材料起到的效果,类似于哈利·波特的‘隐身衣’,使得目标物体在可见和红外的探测下完全隐匿于环境中不可见。”文章第一作者、南京大学现代工程与应用科学学院博士生方诗琦介绍。
隐身技术的目标是使物体与其环境融为一体,从而难以被相机、红外热成像仪和雷达等探测设备发现。夜间或外太空伪装是隐身技术的重要应用。为了实现这一目标,材料需要具备高可见光吸收率以适应黑色背景,同时具备低红外发射率以抑制红外热辐射,从而实现可见光和红外双波段的兼容隐身。
为此,南大科研团队开发了一种独特的基于金纳米颗粒自组装中空柱(NPAHP)的跨尺度三维多级结构。“在结构调控上,我们前后花费了将近半年时间。金在不同尺寸下,具备独特的光学特性,纳米尺度下的金纳米颗粒可以实现可见高吸,我们通过构建不同尺寸的金纳米颗粒实现了可见宽波段的高吸收。”
团队利用自下而上的模板自组装法,首次提出并构建了具有可见光至长波红外波段宽带调制能力的多级三维全金属结构。“我们认为该结构设计策略具有普适性,可以扩展到其他金属体系,包括银、铝等金属。”
△团队开发的类皮肤超材料样品
在实验室,记者见到了该类皮肤超材料样品,样品在红外相机的探测下与背景色较为接近。据了解,该类皮肤超材料具有超薄厚度和周期性的通孔,其结构上呈现类皮肤的可依附性和透气性,为可穿戴伪装领域带来了新的应用可能性。受益于该材料极低的红外发射率,其在高温下呈现出优异的红外隐身效果。预计该类皮肤超材料将在多场景/功能伪装和热调节等实际应用中开辟新的道路。
“可以说,在黑暗环境下的可见和红外隐身领域,我们的研究成果目前在国际领先。”方诗琦说,目前团队也正在探索该材料在其他光热调控领域的应用。