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Lo último en camuflaje de vehículos

Utilizando una película muy fina de óxido de vanadio, un material poco utilizado, que experimenta cambios electrónicos importantes cuando alcanza una temperatura determinada científicos de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas (SEAS) de Harvard han desarrollado un novedoso sistema de camuflaje frente a las cámaras térmicas (infrarrojas).

La Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas (SEAS) de Harvard ha dado un paso adelante en la creación de un camuflaje activo mediante la aplicación de una capa de un compuesto químico que oculta su propia temperatura a las cámaras térmicas (infrarrojas).

Un equipo de físicos de la citada escuela, en una prueba de laboratorio, colocó la nueva capa en una placa caliente y observó mediante una cámara infrarroja los cambios que se producían conforme aumentaba su temperatura; al principio, se comportaba como se esperaba, aumentando más la luz infrarroja cuando más se calentaba la placa: a 60ºC aparecía de color azul-verdoso y a los 70ºC era de color amarillo-rojizo.

A los 74ºC se volvía de color rojo profundo, pero luego ocurrió algo extraño: la radiación térmica bajó rápidamente; a los 80ºC parecía azul (como si estuviese a 60ºC), y a los 85ºC parecía incluso más fría. El efecto era reversible y repetible, y se hizo muchas veces.

Estos sorprendentes resultados, publicados en el períodico Physical Review X (publicación abierta de la American Physical Society), ilustran el potencial de una nueva clase de materiales para aplicaciones militares y civiles.

El investigador principal, Federico Capasso, profesor de la cátedra Robert L. Wallace de Física Aplicada e investigador principal Vinton Hayes en Ingeniería Eléctrica en la SEAS de Harvard, predice que, con solo pequeños ajustes, la capa podría utilizarse como un nuevo tipo de camuflaje térmico o como un tipo de baliza encriptada que permitiría a los soldados comunicar su localización en el campo de batalla de forma encubierta.

El secreto de esta tecnología se basa en una película muy fina de óxido de vanadio, un material poco utilizado, que experimenta cambios electrónicos importantes cuando alcanza una temperatura determinada. A la temperatura de una habitación, por ejemplo, el óxido de vanadio puro es eléctricamente un aislante, pero a temperaturas ligeramente más elevadas cambia a un estado metálico, siendo conductor de la electricidad. Durante esta fase de transición, también cambian las propiedades ópticas, lo que significa que pueden lograrse efectos que dependan de la temperatura, como el camuflaje ante cámaras infrarrojas.

Esta transición de material aislante a metal, se conocía desde 1959; pero es un compuesto difícil de trabajar: en formato de grandes cristales, las fuerzas que se produce en esta transición provocan con frecuencia grietas en los mismos, que pueden destruirlos.

Gracias a avances recientes en síntesis y caracterización de materiales, especialmente los realizados por el coautor del trabajo Shriram Ramanathan, profesor adjunto de Ciencias de Materiales en la SEAS de Harvard, se han fabricado muestras extremadamente puras de finas películas de óxido de vanadio, lo que ha impulsado el desarrollo de nuevas tecnologías en los últimos años.

“Gracias a las muestras muy estables que hemos obtenido del profesor Ramanathan, ahora sabemos que si introducimos pequeños cambios en el material, podemos cambiar dramáticamente el fenómeno óptico que observamos,” indica el autor principal del informe, Mikhail Kats, del grupo del profesor Capasso. “Al introducir impurezas o defectos de forma controlada mediante el proceso de doping, modificando o forzando el material, es posible crear una amplia gama de comportamientos interesantes, importantes y predecibles.”

Al dopar el óxido de vanadio con tungsteno, por ejemplo, la temperatura de transición puede bajarse a la temperatura normal de una habitación, y puede ampliarse la gama de temperaturas en las que se produce el efecto de radiación térmica; ajustando las propiedades del material, teniendo en cuenta conseguir unos resultados específicos, se podría avanzar en nuevas direcciones.

Según los investigadores, un vehículo revestido con planchas de óxido de vanadio podría potencialmente camuflarse en su entorno como un camaleón, apareciendo invisible a una cámara infrarroja con solo ajustes muy pequeños de las temperaturas reales de las planchas, un sistema más eficiente que los utilizados actualmente.

Ajustadas de forma diferente, el material ser un componente de un baliza que tenga una firma térmica particular, en clave, para una cámara de vigilancia infrarroja. El equipo de Capasso sugiere que podría emplearse para funcionar en longitudes de onda específicas, permitiendo utilizarse simultáneamente por muchos soldados que se pueden identificar individualmente.

Y, debido a que la radiación térmica conduce el calor, podría utilizarse un efecto similar para acelerar o disminuir de forma deliberada el enfriamiento de estructuras, desde casas a satélites.

La contribución más importante del equipo de Harvard es el descubrimiento de que las estructuras a escala nanométrica que aparecen de forma natural en la región de transición en el óxido de vanadio pueden utilizarse para proporcionar un nivel especial de ajustes, que pueden utilizarse para suprimir la radiación térmica conforme aumenta la temperatura. Los investigadores se refieren a este material espontáneamente estructurado como un “metamaterial natural desordenado.”

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