Nuovo tipo di “mimetizzazione quantistica”

Un nuovo tipo di materiale sembra essere capace di separare la temperatura di un oggetto dalla quantità di radiazione termica che emette. Questo materiale potrebbe dare la possibilità di sfuggire alle telecamere a infrarossi.

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Un nuovo tipo di materiale sembra essere capace di separare la temperatura di un oggetto dalla quantità di radiazione termica che emette. Questo materiale potrebbe dare la possibilità di sfuggire alle telecamere a infrarossi.

La radiazione termica viene emessa da tutti i corpi che hanno una temperatura superiore allo zero assoluto. Un corpo più è caldo più emette radiazioni che possono essere percepite dai nostri occhi nel campo del visibile.

Tuttavia è stato scoperto un materiale che sfugge a questo fondamentale principio della fisica, questo materiale “quantistico” è noto come ossido di nichel-samario.

Il nuovo studio, portato avanti da un team di ricercatori, spiega che l’ossido di nichel-samario contrasta la tendenza termica mostrata da quasi tutta la materia solida, in quanto non si illumina necessariamente di più solo perché è riscaldata.

Come spiega Shriram Ramanathan della Purdue University, ingegnere dei materiali: “In genere, quando si riscalda o si raffredda un materiale, la resistenza elettrica cambia lentamente ma per l’ossido di nichel-samario, la resistenza cambia in modo non convenzionale da uno stato isolante a uno conduttore, che mantiene le proprietà di emissione della luce termica pressoché invariate per un determinato intervallo di temperature“.



Le telecamere a infrarossi funzionano perché riescono a rilevare la radiazione termica, ma un materiale come l’ossido di nichel-samario è in grado di mascherare la firma del calore emesso e potrebbe rendere invisibile in termini di calore emesso qualsiasi oggetto costituito da questo materiale.

Il nuovo studio non è ancora stato pubblicato ma i ricercatori affermano che ciò che stanno imparando sull’ossido di nichel samario potrebbe un giorno essere utilizzato, portandoci a scoprire altri modi di manipolare le firme termiche per aumentare la visibilità degli oggetti, non solo ridurla.

Dimostriamo un rivestimento che emette la stessa quantità di radiazione termica indipendentemente dalla temperatura, entro un intervallo di temperatura di circa 30° C, scrive il team in un nuovo documento.

Questa è la prima volta che è stata dimostrata la radiazione termica indipendente dalla temperatura e ha implicazioni sostanziali per il camuffamento a infrarossi, la protezione della privacy e il trasferimento di calore radiativo“.

I ricercatori hanno condotto alcuni esperimenti riscaldando una serie di materiali campione a temperature comprese tra 100 e 140° C e hanno misurato la loro radiazione termica nell’infrarosso a onde lunghe.

Wafer di materiali composti da zaffiro, silice fusa e una foresta di nanotubi di carbonio hanno tutti mostrato differenze significative nelle loro emissioni termiche poiché sono stati riscaldati a temperature più elevate, ma i wafer rivestiti con un film di ossido di nichel-samario sono rimasti sostanzialmente invariati indipendentemente dall’aumento del calore.

C’è ancora molto lavoro da fare prima che possiamo realisticamente sfruttarlo per eludere le telecamere a infrarossi ma, come sottolineano gli scienziati, le possibilità sono enormi.

La capacità di disaccoppiare la temperatura e le radiazioni termiche con il nostro semplice design consente nuovi approcci per nascondere le firme di calore su grandi aree, ad esempio per le tecnologie di privacy personali indossabili, e ha anche implicazioni per la gestione termica nello spazio“, scrivono gli autori .

I risultati sono riportati in PNAS.

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