Infraroodcamera's zijn de warmtegevoelige ogen die drones helpen hun doelen te vinden, zelfs in het holst van de nacht of door dichte mist.

Verbergen voor dergelijke detectoren zou veel gemakkelijker kunnen worden, dankzij een nieuw verhulmateriaal dat objecten - en mensen - praktisch onzichtbaar maakt.

"Wat we hebben laten zien is een ultradunne stealth 'sheet'. Direct, wat mensen hebben is veel zwaardere metalen bepantsering of thermische dekens, " zegt Hongrui Jiang, de Lynn H. Matthias Professor en Vilas Distinguished Achievement Professor van elektrotechniek en computertechniek aan de Universiteit van Wisconsin-Madison.

Warme objecten zoals menselijke lichamen of tankmotoren stralen warmte uit als infrarood licht, en het nieuwe stealth-blad, beschreven op 15 juni 2018, in het onderzoekstijdschrift Geavanceerde technische materialen , biedt substantiële verbeteringen ten opzichte van andere warmtemaskerende technologieën.

"Het gaat om het gewicht, de kosten en het gebruiksgemak, " zegt Jiang.

Met een breedte van minder dan een millimeter - ongeveer de dikte van 10 papieren pagina's - absorbeert het dunne vel ongeveer 94 procent van het infraroodlicht dat het tegenkomt. Door zoveel licht op te vangen, worden warme objecten onder het mantelmateriaal bijna volledig onzichtbaar voor infrarooddetectoren.

belangrijk, het stealth-materiaal kan licht sterk absorberen in het zogenaamde midden- en langegolf-infraroodbereik, dat is het type licht dat wordt uitgestraald door objecten bij ongeveer menselijke lichaamstemperatuur.

Bovendien, door elektronische verwarmingselementen in de stealth-plaat op te nemen, de onderzoekers creëerden een hightech vermomming om infraroodcamera's te misleiden.

"Je kunt een infrarooddetector opzettelijk misleiden door een valse warmtesignatuur te presenteren, ", zegt Jiang. "Het zou een tank kunnen verbergen door te presenteren wat lijkt op een eenvoudige vangrail voor snelwegen."

Om infrarood licht op te vangen, Jiang en collega's wendden zich tot een uniek materiaal genaamd zwart silicium, die gewoonlijk in zonnecellen wordt verwerkt. Zwart silicium absorbeert licht omdat het bestaat uit miljoenen microscopisch kleine naalden (nanodraden genoemd) die allemaal naar boven wijzen als een dicht opeengepakt bos - inkomend licht wordt heen en weer gereflecteerd tussen de verticale torens, rondstuiteren in het materiaal in plaats van te ontsnappen.

Hoewel het al lang bekend is dat zwart silicium zichtbaar licht absorbeert, Jiang en collega's waren de eersten die het potentieel van het materiaal zagen om infrarood op te vangen, en ze versterkten de absorberende eigenschappen door de methode aan te passen waarmee ze hun materiaal maakten.

"We hebben het hele proces niet helemaal opnieuw uitgevonden, maar we hebben het proces uitgebreid tot veel grotere nanodraden, " zegt Jiang.

Ze maken die nanodraden door kleine zilverdeeltjes te gebruiken om te helpen etsen tot een dunne laag vast silicium, wat resulteert in een struikgewas van hoge naalden. Zowel de nanodraden als de zilverdeeltjes dragen bij aan het absorberen van infrarood licht.

Het zwarte silicium van de onderzoekers heeft ook een flexibele achterkant, afgewisseld met kleine luchtkanalen. Die luchtkanalen voorkomen dat de stealth-plaat te snel opwarmt omdat deze infrarood licht absorbeert.

Momenteel, Jiang en collega's werken aan het opschalen van hun prototype voor toepassingen in de echte wereld met hulp van het UW-Madison Discovery to Product (D2P) -programma. Ze ontvingen in de herfst van 2017 een Amerikaans patent voor het gebruik van het materiaal in stealth, en de Wisconsin Alumni Research Foundation, of WARF, de octrooi- en technologielicentieafdeling van UW-Madison, streeft actief naar twee aanvullende octrooiaanvragen.