Проводя исследования в своей лаборатории, группа ученых-физиков из Школы технических и прикладных наук (School of Engineering and Applied Sciences,SEAS) Гарвардского университета поместила пластину, покрытую слоем специального материала, перед объективом инфракрасной камеры и начала поднимать температуру этой пластины. Первоначально поведение образца никак не отличалось от поведения других материалов, при температуре в 60 градусов по шкале Цельсия материал светился на экране тепловизора сине-зеленым цветом, при 70 градусах его цвет изменился на желто-красный, а при 74 градусах материал приобрел темно-красный оттенок.

Но, как только температура материала превысила отметку в 80 градусов, его цвет изменился на темно-синий, что соответствует температуре менее 60 градусов, и при дальнейшем нагреве материал становился все «холоднее и холоднее» для «взгляда» инфракрасной камеры.

Секретом данной технологии является использование покрытия из очень тонкой пленки окиси ванадия, крайне необычного материала, который претерпевает крайне сильные изменения своих электрических и физических свойств при переходе через определенную температурную точку.

К примеру, при комнатной температуре окись ванадия является электрическим изолятором, но при несколько более высокой температуре этот материал переходит в металлическое состояние, становясь проводником электрического тока. Во время такого изменения электрических свойств происходят и кардинальные изменения оптических свойств этого материала, что позволило изготовить на основе окиси ванадия эффективный инфракрасный камуфляж.

Рис. 1.

Эффект перехода свойств окиси ванадия при достижении определенной температуры известен ученым с 1959 года. Однако, с этим материалом крайне трудно работать, его кристаллическая решетка непрочна из-за чего материал легко разрушается и трескается. Но недавние достижения другой группы ученых, возглавляемой Шрирэмом Раманатаном (Shriram Ramanathan), профессором материаловедения школы SEAS, позволили создать прочные и тонкие пленки из чистой окиси ванадия, что позволило другим ученым начать экспериментировать с этим материалом.

«Благодаря образцам, получаемым нами из лаборатории профессора Раманатана, мы выяснили, что если ввести некоторые изменения в структуру окиси ванадия, можно получить различные оптические свойства конечного материала» – рассказывает Михаил Кац (Mikhail Kats), один из ученых, принимавших участие в данных исследованиях, – «Вводя в состав окиси ванадия различные примеси, т.е. создавая искусственно дефекты кристаллической решетки, можно получить материал с заранее известными оптическими свойствами, которые могут быть выбраны из весьма широкого диапазона».

К примеру, добавляя в окись ванадия примесь вольфрама, температура перехода состояния материала может быть понижена до уровня комнатной температуры, а диапазон температур, в котором материал демонстрирует свойства «теплового хамелеона», может быть значительно расширен.

Исследователи утверждают, что

если покрыть транспортное средство или военную технику пленкой из окиси ванадия с определенными примесями, то можно будет сделать его невидимым для инфракрасных камер, которые используются при наблюдении за местностью и для прицеливания в ночное время. И такое покрытие будет работать гораздо эффективнее, нежели другие покрытия и системы активного камуфляжа, используемые сегодня.

Помимо этого, у разработанной технологии имеется и мирное применение, материал на основе окиси ванадия может служить для ускорения охлаждения или для обеспечения теплоизоляции различных структур, начиная от зданий и заканчивая искусственными спутниками, которые подвергаются в космосе влиянию резких температурных перепадов.