Durch die Kombination von metallischem Glas mit dem Berreman-Modus von Epsilon-nahe-Null-Dünnfilmen (ENZ) wird ein Doppelfunktionssystem für Infrarottarnung und Wärmemanagement innerhalb eines identischen Wellenlängenbereichs des atmosphärischen Fensters erreicht. In jüngsten Forschungsarbeiten wurden Metallgläser aufgrund ihrer einstellbaren optischen Eigenschaften ausgewählt, die einen einstellbaren Emissionsgrad für eine vielseitige thermische Tarnung bieten und gleichzeitig ein effektives Wärmemanagement aufrechterhalten.
Ziel der thermischen Infrarottarnung ist es, die Erkennbarkeit eines Ziels mithilfe von Wärmebildgeräten zu verringern. Angesichts des typischerweise hohen thermischen Emissionsgrads in Alltagsumgebungen muss der thermische Emissionsgrad der Hintergrundumgebung berücksichtigt werden. Die herkömmliche Strategie mit niedrigem Emissionsgrad zur thermischen Tarnung ist nur für Ziele bei extrem hohen Temperaturen wirksam und daher für Anwendungen in der Nähe von Raumtemperaturen bis hin zu mittelhohen Temperaturbereichen ungeeignet (
In einer Studie veröffentlicht In MaterialhorizonteProfessor Hsuen-Li Chen vom Department of Materials Science and Engineering der National Taiwan University leitete sein Forschungsteam bei der Entwicklung einer innovativen mehrschichtigen Dünnschichtstruktur. Diese Struktur führt metallisches Glas in die Infrarot-Wärmetarnungstechnologie ein und nutzt seinen einstellbaren Emissionsgrad, um verschiedene Infrarot-Wärmetarnungsszenarien abzudecken.
Darüber hinaus ist dies das erste Mal, dass metallisches Glas mit dem Berreman-Modus von Epsilon-nahe-Null-Dünnfilmen (ENZ) kombiniert wird.
Im langwelligen Infrarotbereich (LWIR, 8–14 μm) zeigte der kleine Betrachtungswinkel die optischen Eigenschaften von Metallgläsern. Mit zunehmendem Betrachtungswinkel, angetrieben durch die mehreren Berreman-Moden der ENZ-Dünnfilme, wurde ein hohes thermisches Emissionsvermögen bei transversalmagnetischer (TM) Polarisation erzielt. Es ermöglichte ein Wärmemanagement, ohne die thermische Tarnleistung zu beeinträchtigen.
Die von ENZ-Dünnfilmen auf metallischem Glas gezeigte Kühlleistung übertraf die der herkömmlichen Strategie mit niedrigem Emissionsgrad zur thermischen Tarnung um den Faktor 1,79. Darüber hinaus zeigten die Wärmebilder eine Ähnlichkeit der Wärmestrahlung zwischen der Ziel- und der Hintergrundumgebung von über 97 %.
Dies eröffnet neue Möglichkeiten für die Weiterentwicklung der Infrarot-Thermotarntechnologie.
Weitere Informationen:
Pei-Chi Hsieh et al., Epsilon-nahe-Null-Dünnfilme in einem Doppelfunktionssystem zur thermischen Infrarottarnung und zum Wärmemanagement innerhalb des atmosphärischen Fensters, Materialhorizonte (2024). DOI: 10.1039/D4MH00711E