a) Schematisk av VTIR för att blockera emissionen av termisk strålning för strålningsuppvärmning och termiskt kamouflage. b) Schematisk beskrivning av tillverkningsprocessen och SEM-bilder för VTIR-beläggningar. Skalstång, 2 µm. Kredit:Grainger College of Engineering, University of Illinois Urbana-Champaign
Kontroll av värmestrålning är avgörande i olika industrier och applikationer. I synnerhet är infraröda utsläpp från kroppen viktiga eftersom kroppstemperaturen kan regleras utan användning av externa energikällor (d.v.s. värmare och luftkonditionering).
Tidigare studier har visat att när material som reflekterar strålning från kroppen bärs ökar bärarens kroppstemperatur. Men majoriteten av dessa material är metall med en distinkt färg, vilket gör det utmanande att använda textilier i andra färger. Dessutom reflekterar de det mesta solljuset, vilket gör absorptionen av solljus för utomhusuppvärmning svårt.
För att ta itu med dessa problem, utvecklade University of Illinois Urbana-Champaign Professor Lili Cai och hennes team nyligen en synligt transparent infraröd reflekterande beläggning.
Designad med en nano-mesh-struktur, deras nya beläggning transmitterade tillräckligt synligt ljus – inklusive solljus – och reflekterade kroppsvärmestrålning som konventionella metallbaserade textilier. De kunde också använda olika färger av textil för att uppnå en värmande effekt utan energiförbrukning.
Dessutom, genom att kombinera sin nanoporstruktur med ett fototermiskt material, kunde forskarna begränsa både solljus och termisk energi från kroppen inuti textilen. Även i kallt väder uppnådde deras beläggning en 15°C (59°F) högre uppvärmningseffekt än kommersiella kläder – vilket kunde tillåta mer utomhusaktivitet under vintermånaderna utan behov av skrymmande kläder.
Tillämpningar för denna teknik går dock längre än personlig värmehantering. De reflekterande egenskaperna hos teamets nyutvecklade beläggning kan användas i militära applikationer för motövervakning – specifikt för att ge kamouflage under granskning av värmekameror. Deras tester av den termiska kamouflageeffekten, vid temperaturer från 34° till 250°C (93° till 482°F) var så lovande att den framgångsrikt kunde användas för både dagtid och nattlig cloaking.
Forskningen publiceras i Advanced Functional Materials . + Utforska vidare
