特制超薄涂層打破溫度與熱輻射之間關系

　　目前，美國威斯康辛大學的研究人員開發出一種由SmNiO3制成的超薄涂層，其在約30°C的范圍內，不管溫度如何，都會發出相同數量的熱輻射。這種與溫度無關的熱輻射將有希望用于控制物體對紅外（IR）攝像機的可見性。

　　大多數固體的熱量輻射功率隨溫度呈一對一單調增加的關系。但是，研究人員發現，這種SmNiO3超薄的熱發射體會經歷可逆的，溫度驅動的固態相變，從而改變了這種熱輻射與溫度的依賴關系。這種從絕緣體到金屬的相變使研究人員能夠設計發射率的溫度依賴性，以抵消由Stefan-Boltzmann定律描述的固有黑體輻射，包括加熱和冷卻過程。

　　Mikhail Kats教授說：“我們設計的涂層以非常特殊的方式打破了溫度與熱輻射之間的關系。在特定的一個溫度范圍內，我們的涂層發出的熱輻射功率保持不變。”目前，該溫度范圍很小，大約在105至135°C之間。但是，Kats認為，隨著進一步的研究，這個溫度范圍會進一步擴大，該涂層也可能會應用于熱傳遞，偽裝以及隨著紅外熱像儀對消費者的普及而應用于服裝中，以保護人們的個人隱私。如果用這種類型的涂層覆蓋衣服的外面，甚至用與覆蓋車輛等，那么紅外攝像機將很難分辨下面的東西。

用長波紅外相機拍攝的這張照片由米哈伊爾·卡茨（Mikhail Kats）實驗室的研究人員顯示，在溫暖的區域（面部和身體）和涼爽的區域（桌子）上，顏色明顯不同。

　　本文的涂層設計可在長波段大氣透明窗口（波長8至14 μm）內，在大約30°C的溫度范圍內（以120°C為中心）提供與溫度無關的熱發射功率。為了證明涂層的功效，研究人員從加熱器上懸掛了兩個樣品，一個是藍寶石涂層，另一個是沒有涂層的參考樣品。每個樣品的一部分與加熱器接觸，而其余部分則懸浮在冷空氣中。當研究人員用紅外熱像儀觀察每個樣品時，他們在參考藍寶石上看到了明顯的溫度梯度，從深藍色到粉紅色，紅色，橙色和幾乎白色，而被涂層覆蓋的藍寶石的熱照片基本保持均勻。

對此工作做出貢獻的成員包括博士后學者Yuzhe Xiao和研究生Alireza Shahsafi，Zhaoning Yu，Jad Salman，Wanghao Wan和Ray Wambold。

　　Kats和他的小組與普渡大學，哈佛大學，麻省理工學院和布魯克海文國家實驗室的科學家合作進行了這項研究。該研究目前已發表于“Proceedings of the National Academy of Sciences”上