Panelen met een speciale coating kunnen straks vrijwel elk object onzichtbaar maken voor infraroodcamera’s, inclusief mensen. De coating, die uit een dun laagje vanadium-oxide bestaat, is ontwikkeld door natuurkundigen van de Harvard School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) in Massachusetts.
Bron: Mikhail Kats
De onderzoekers testten de coating door er met een thermische camera naar te kijken, terwijl de coating op een thermische plaat lag. Het experiment toont aan dat het speciale laagje geen warmtestraling meer doorliet bij een temperatuur tussen de 75 en 85 graden Celsius. Met een infraroodcamera registreer je de hoeveelheid energie die een object uitstraalt. Normaal gesproken neemt de uitgestraalde energie toe naarmate de temperatuur hoger wordt. Komt er veel energie en dus warmte vanaf, dan kleurt het object door het oog van de camera rood. Wanneer het weinig energie uitstraalt, is het object blauw.
Elektrische geleider
‘Door de stof een bepaalde structuur te geven, kan de warmte van objecten worden tegengehouden zodat deze niet detecteerbaar is met een infraroodcamera’, zegt SEAS-onderzoeker Mikhail Kats. Pure vanadium-oxide is bij kamertemperatuur elektrisch isolerend, maar bij hogere temperaturen verandert het ongebruikelijke materiaal in een elektrische geleider. Niet alleen de geleidende eigenschappen, maar ook de optische eigenschappen veranderen bij een hogere temperatuur.
‘Ik probeer robots te ontwikkelen die ook echt een nieuwe stap maken’
Hoe werkt vliegen? Dat lijkt een simpele vraag, maar voor luchtvaarttechnicus en bioloog David Lentink is het een levenslange zoektocht.
De gedane meting laat de resultaten zien van het effect van de coating bij een temperatuur tussen de 60 en 85 graden. ‘Het feit dat de coating objecten met een hoge warmte-uitstraling kan verbergen, is een bewijs dat ons concept van het ‘onzichtbaarheidslaagje’ echt werkt.’ Door recente ontwikkelingen in de materiaalsynthese wordt het steeds gemakkelijker om kleine aanpassingen te maken in de structuur van de stof. Hierdoor kunnen de optische eigenschappen en dus de temperatuur waarbij het object onzichtbaar is, aanzienlijk worden aangepast.
Legercamouflage
Door de vanadium-oxide te manipuleren met bijvoorbeeld wolfraam, kan de overgangstemperatuur waarbij het object gezien door de infraroodcamera weer blauw kleurt, worden verlaagd. Hoofdonderzoeker Federico Capasso van de SEAS laat weten dat met een paar kleine aanpassingen de coating ook als thermische camouflage kan worden ingezet in het leger. De panelen zouden in de toekomst namelijk goed te verwerken zijn in kleding. Dit geeft volgens Capasso een geheel nieuwe dimensie aan camouflage. Hier zijn echter nog geen experimenten mee gedaan.
‘De coating moet eerst nog verder worden ontwikkeld voordat er een daadwerkelijk product van kan worden gemaakt’, zegt Kats. ‘Het basisconcept is er, maar de eerste producten zullen waarschijnlijk nog zo’n vier tot zes jaar op zich laten wachten. Het onderzoek naar de zichtbaarheid van de coating is pas het begin.’ De resultaten van de eerste test met de coating zijn gepubliceerd in het tijdschrift Physical Review X.
Isolatiemateriaal
De coating kan overigens niet alleen voor ‘onzichtbaarheid’ zorgen, maar kan volgens de onderzoekers ook de temperatuur van een object reguleren omdat de coating warmte vasthoudt. Dit kan in de toekomst worden ingezet als een soort isolatiemateriaal in huizen of satellieten.