Ученые Китая разработали новый гибридный материал для маскировки

Гибридный материал, который может сделать плащ-невидимку реальностью, предложили исследователи из Китая, сообщает 30 января издание South China Morning Post.

Ученые из университетов Цзилинь и Цинхуа утверждают, что разработали экспериментальную версию, основанную на особой природной стратегии выживания хамелеона, стеклянной лягушки и бородатой ящерицы, которая может быть необнаружима в микроволновом, видимом и инфракрасном спектрах.

В исследовании, опубликованном в рецензируемом журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, ученые заявили, что они применили бионический подход к проблеме существующих камуфляжей — их недостаточной универсальности на различных участках местности.

«Наша работа переводит камуфляжные технологии из ограниченного сценария в постоянно меняющийся ландшафт и представляет собой большой шаг вперед на пути к реконфигурируемой электромагнитной технике нового поколения, [которая может] менять топологию схемы», — заявили они.

Исследование основывается на стремительном развитии метаматериалов — синтетических материалов, обладающих уникальной способностью манипулировать электромагнитными волнами, — которые все чаще применяются в технологиях стелс.

Благодаря точному управлению структурой своей поверхности метаматериалы могут отражать электромагнитные волны определенным образом, делая объекты невидимыми для радаров. Но их заранее заданные функции могут обеспечить маскировку только в определенных условиях.

Китайские ученые разработали метаматериал, который мог бы адаптироваться к различным спектральным условиям и местности, сохраняя при этом устойчивость к обнаружению в видимом и инфракрасном свете, говорится в статье.

Они назвали предложенный метаматериал «Химера» (Chimera) — мифическое существо, состоящее из трех разных животных, — поскольку он включает в себя изменения цвета хамелеона, прозрачность стеклянной лягушки и способность бородатой ящерицы регулировать свою температуру.

Ведущий автор исследования Сюй Чжаохуа из Цзилиньского университета отметил, что «интригует тот факт, что подходящие рабочие состояния метаповерхности Chimera могут быть найдены для соответствия всем пяти рельефам во всем интересующем нас диапазоне частот».

Первым источником вдохновения для ученых стал хамелеон — ящерица из Старого Света, известная своей способностью менять цвет и оттенок кожи.

Метаматериал Chimera подражает хамелеону, изменяя свои свойства отражения микроволн, чтобы слиться с различными ландшафтами, от водных поверхностей до лугов.

На дизайн Chimera также повлияла стеклянная лягушка, обитающая в тропических лесах Центральной и Южной Америки, которая во время сна прячет большую часть крови в печени, делая остальное тело прозрачным.

Исследователи поместили схему Chimera между слоями полиэтиленового пластика и кварцевого стекла, чтобы добиться уровня оптической прозрачности, напоминающего естественную невидимость стеклянной лягушки.

Оставалось решить проблему, как скрыть тепло, генерируемое электричеством, приводящим в движение поверхностные схемы метаматериала, которые могут быть подвержены воздействию инфракрасных детекторов. Чтобы решить эту проблему, ученые обратились к австралийской бородатой ящерице.

Эти рептилии регулируют температуру своего тела, меняя цвет спины: от светло-желтого, когда им нужно охладиться, до темно-коричневого, который помогает им согреться.

Используя механический привод, исследователи заявили, что им удалось минимизировать тепловые различия Chimera всего до 3,1 градуса по Цельсию (5,6 по Фаренгейту), что делает ее практически необнаружимой для тепловидения на различных участках местности.

Имитируя реакцию бородатых драконов на естественную среду обитания, метаповерхность Chimera позволяет в некоторой степени снизить вероятность ее обнаружения при помощи дальнего теплового/температурного обнаружения.

Согласно статье, экспериментальная версия метаповерхности Chimera была разработана в пять этапов, начиная с нанесения рисунка на пластик, последующего формирования металлической сетки и заканчивая ручной сборкой для достижения многоспектральных стелс-возможностей.

По словам исследователей, потенциальные возможности применения технологии весьма обширны: от использования в военных целях до охраны дикой природы.

В военных условиях Chimera может обеспечить значительные стратегические преимущества, позволяя объектам или персоналу органично вписываться в разнообразную среду и ускользать от обнаружения радарами, инфракрасными детекторами и оптическими устройствами, считают они.

Технология также может помочь в неинвазивном наблюдении за животными в их естественной среде обитания. Минимизируя воздействие человека на поведение диких животных и окружающую среду, Chimera может способствовать усилиям по сохранению природы, говорят исследователи.