En ultratunn beläggning utvecklad av University of Wisconsin-Madisons ingenjörer upphäver ett allestädes närvarande fysikfenomen av material relaterade till termisk strålning:Ju varmare ett objekt blir, ju ljusare det lyser.

Den nya beläggningen - tillverkad av samarium -nickeloxid, ett unikt avstämbart material – använder lite temperaturtrick.

"Det här är första gången temperatur och termiskt ljusemission har kopplats bort i ett fast föremål. Vi byggde en beläggning som" bryter "förhållandet mellan temperatur och värmestrålning på ett mycket speciellt sätt, "säger Mikhail Kats, en UW-Madison professor i el- och datateknik. "Väsentligen, det finns ett temperaturintervall inom vilket kraften hos den värmestrålning som avges från vår beläggning förblir densamma. "

För närvarande, att temperaturintervallet är ganska litet, mellan cirka 105 och 135 grader Celsius. Med vidareutveckling, dock, Kats säger att beläggningen kan ha applikationer inom värmeöverföring, kamouflage och, när infraröda kameror blir allmänt tillgängliga för konsumenter, även i kläder för att skydda människors personliga integritet.

Katter, hans gruppmedlemmar, och deras medarbetare på UW-Madison, Purdue University, Harvard Universitet, Massachusetts Institute of Technology och Brookhaven National Laboratory publicerade detaljer om framsteg denna vecka i Proceedings of the National Academy of Sciences .

Beläggningen i sig avger en fast mängd värmestrålning oavsett dess temperatur. Det beror på att dess emissivitet – graden till vilken ett givet material kommer att avge ljus vid en given temperatur – faktiskt går ner med temperaturen och tar bort dess inneboende strålning, säger Alireza Shahsafi, en doktorand i Kats lab och en av huvudförfattarna till studien.

"Vi kan föreställa oss en framtid där infraröd avbildning är mycket vanligare, negativ inverkan på den personliga integriteten, "Säger Shahsafi." Om vi ​​kunde täcka utsidan av kläder eller till och med ett fordon med en beläggning av denna typ, en infraröd kamera skulle ha svårare att urskilja vad som finns under. Se det som en infraröd integritetsskydd. Effekten beror på förändringar i våra optiska egenskaper på grund av en temperaturförändring. Således, den termiska strålningen från ytan förändras dramatiskt och kan förvirra en infraröd kamera."

I labbet, Shahsafi och andra medlemmar i Kats grupp visade beläggningens effektivitet. De hängde två prover - en belagd bit safir och en referensbit utan beläggning - från en värmare så att en del av varje prov vidrör värmaren och resten hängdes i mycket svalare luft. När de tittade på varje prov med en infraröd kamera, de såg en distinkt temperaturgradient på referenssafiren, från djupblått till rosa, röd, orange och nästan vitt, medan den belagda safirens värmebild förblev i stort sett enhetlig.

Ett lagarbete var avgörande för projektets framgång. Purdues samarbetspartner Shriram Ramanathans grupp syntetiserade samarium -nickeloxiden och utförde detaljerad materialkarakterisering. Kollegor vid MIT och vid Brookhaven National Laboratory använde det starka ljuset från en partikelaccelererande synkrotron för att studera beläggningens beteende på atomnivå.