Ein Forscherteam der University of Wisconsin-Madison hat ein ultradünnes Stealth-Blatt - ein realer Umhang der Unsichtbarkeit im Gegensatz zu Harry Potters - der Objekte vor der Erkennung durch Infrarotkameras schützt.

Alle warmen Objekte - vom menschlichen Körper bis zum Automotor - senden eine bestimmte Menge Infrarotlicht aus. Je heißer das Objekt ist, desto mehr Infrarotenergie gibt es ab.

Dies kann durch Wärmebildkameras erfasst werden, die Infrarotlicht detektieren können.

Feuerwehrleute, Polizeibeamte und Militärs benutzen solche Kameras, um Wärmequellen zu erkennen und Menschen durch Rauch, Nebel und Dunkelheit zu orten.

Das neue Stealth-Material aus schwarzem Silizium absorbiert mittel- und langwelliges Infrarotlicht. Über einem wärmeabstrahlenden Objekt wird das darunter liegende Objekt für Infrarotdetektoren unsichtbar.

Schwarzes Silizium ist bekannt für seine Fähigkeit, sichtbares Licht zu erfassen.

Typischerweise wird es hergestellt, indem Silizium mit Lasern getroffen wird. Der Prozess verändert die Struktur der Materialoberfläche und bettet sie in Millionen mikroskopisch kleiner Nadeln ein, die als Nanodrähte bekannt sind.

Wenn Licht auf das Material trifft und nicht von der Oberfläche reflektiert wird, prallt es zwischen den Nanodrähten ab und wird effektiv im Material eingeschlossen. Wegen der einzigartigen Fähigkeit von schwarzem Silizium, sichtbares Licht zu absorbieren, wird es am häufigsten in Sonnenkollektoren verwendet.

Angesichts der Stärke der Absorption von sichtbarem Licht fragten sich die Forscher, wie sie auf längere Infrarotwellen reagieren würde

"Bisher haben wir schwarzes Silizium als hoch absorbierendes Material für das sichtbare Lichtspektrum verwendet", sagte er Hongrui JiangProfessor für Elektrotechnik und Informationstechnik an der UW-Madison. „Wir wurden dann neugierig auf die Absorption im Infrarotbereich, vom nahen bis zum mittleren bis zum langen Infrarot. Es ist sehr gut gelaufen. “

Jiang sagte, dass das Team dann den Herstellungsprozess für die Herstellung von schwarzem Silizium modifiziert habe, um die Infrarotabsorption zu maximieren.

"Wir haben den gesamten Prozess nicht komplett neu erfunden, aber wir haben ihn auf viel größere Nanodrähte ausgedehnt", sagte Jiang in einer Erklärung.

Zu diesem Zweck haben sie winzige Silberpartikel verwendet, um eine dünne Siliziumschicht zu formen, was Jiang als „Wälder aus Silizium-Nanodrähten“ bezeichnet, und gleichzeitig Silberpartikel in das Material eingebettet.

Diese größeren Nanodrähte und die Silberpartikel tragen dazu bei, die vom Material absorbierte Lichtmenge zu maximieren.

Sie modifizierten das Material auch, um einen flexiblen Träger mit kleinen Luftkanälen zu haben, um sicherzustellen, dass es nicht zu heiß wird, während Infrarotwärme absorbiert wird.

Das resultierende Produkt ist ein sehr wirksamer Schutzschild.

Die ultradünne Folie ist weniger als einen Millimeter dick, kann aber 94 Prozent des auftreffenden Infrarotlichts absorbieren.

Es absorbiert auch Lichtwellen über das Infrarotspektrum und ist damit effektiver als andere Infrarotschirme. Warme Gegenstände, die vom Umhang bedeckt sind, sind für die Erkennung durch Infrarotkameras praktisch unsichtbar.

Das neue Material scheint eine wesentliche Verbesserung gegenüber der bestehenden Infrarot-Abschirmtechnologie zu sein.

"Es gab großes Interesse an Unsichtbarkeitsmänteln in den Spektren des sichtbaren Lichts und in den Mikrowellenspektren", sagte Jiang. „Stealth in weiten Infrarotspektren wurde nicht viel erforscht. Gegenwärtige Verfahren, die Metallbleche oder -auskleidungen oder Wärmedecken verwenden, sind schwer, kostenintensiv und weisen viele Nachteile auf. ”

Das schwarze Silizium-Stealth-Material ist leichter, billiger und einfacher zu verwenden als alternative Abschirmmaterialien.

Es kann auch so modifiziert werden, dass es elektronische Heizelemente enthält, die falsche Wärmesignaturen anzeigen. Zum Beispiel könnte ein Ball als Balken verkleidet werden, wie im Bild unten.

"Sie können einen Infrarotdetektor absichtlich täuschen, indem Sie eine falsche Wärmesignatur präsentieren", sagte Jiang in einer Erklärung. "Es würde einen Panzer verbergen, indem es etwas darstellt, das wie eine einfache Autobahnleitplanke aussieht."

Die Forscher haben bereits ein US-Patent für ihre Technologie erhalten, aber Jiang sagte, dass mehr Forschung und Entwicklung getan werden muss, bevor sie ihr Produkt vermarkten können.

Sie arbeiten derzeit daran, den Herstellungsprozess zu vergrößern, um eine Produktion in größerem Maßstab zu ermöglichen.