Интеллектуальные
системы

ПОДРОБНЕЕ

Терагерцовые
системы

ПОДРОБНЕЕ

Тепловизионные
системы

ПОДРОБНЕЕ

Продукция
специального назначения

ПОДРОБНЕЕ

Военная
продукция

ПОДРОБНЕЕ

Графен для теплового камуфляжа

07 октября 2019

Ученые из Турции, США и Великобритании создали гибкую и тонкую поверхность, способную менять интенсивность теплового излучения, не меняя при это реальной температуры поверхности. Для переключения поверхности между разными состояниями используется небольшое напряжение, а само переключение происходит за несколько секунд, рассказывают авторы в журнале Nano Letters.

Мы в нашем блоге много раз писали о тепловой маскировке объектов. Горячие объекты испускают тепловое излучение, в основном в инфракрасном диапазоне. Эта особенность используется для обнаружения таких объектов в темноте, например, в военной технике или для наблюдения за животными в дикой природе. Для маскировки от такого наблюдения используется либо теплоизолирующие или другие материалы со статичными свойствами, либо панели,...

Развернуть

Мы в нашем блоге много раз писали о тепловой маскировке объектов. Горячие объекты испускают тепловое излучение, в основном в инфракрасном диапазоне. Эта особенность используется для обнаружения таких объектов в темноте, например, в военной технике или для наблюдения за животными в дикой природе. Для маскировки от такого наблюдения используется либо теплоизолирующие или другие материалы со статичными свойствами, либо панели, которые могут менять интенсивность теплового излучения или собственную температуру. Пока активные системы обладают серьезными недостатками, в том числе низкой скоростью изменения свойств, узким спектральным диапазоном излучения, поддающегося регулировке, или необходимостью использования жестких материалов в конструкции.

Группа исследователей под руководством Джошкуна Коджабаша (Coşkun Kocabaş) из Университета Билкент в Турции и Манчестерского университета в Великобритании разработала электроактивируемую поверхность для термомаскировки, лишенную этих недостатков. Она состоит из трех слоев — электрода из золота, нанесенного на теплоизолирующий нейлон, внешнего электрода из графена, а также полиэтиленовой мембраной с ионной жидкостью между ними.

Схема строения поверхности и принцип ее работы. Omer Salihoglu et al. / Nano Letters, 2018

Схема строения поверхности и принцип ее работы. Omer Salihoglu et al. / Nano Letters, 2018

Принцип действия поверхности основан на изменении излучающих свойств графенового слоя. При возникновении напряжения между золотым и графеновым электродом ионы из среднего слоя проникают в многослойную графеновую структуру. После этого плотность заряда в графене увеличивается, что сдвигает уровень Ферми к более высоким энергиям и подавляет инфракрасное излучение графена.

Для переключения устройства из «горячего» в «холодное» состояние и обратно необходимо напряжение в три вольта и всего несколько секунд. Устройство может менять воспринимаемую извне температуру в диапазоне от 25 до 38 °С, хотя реальная температура панели при этом не меняется. Разработчики создали несколько прототипов, которые могут выступать в роли тепловой маскировки, а также дисплей с разрешением пять на пять пикселей, который может отображать символы с помощью изменения воспринимаемой температуры.

Разработчики предлагают использовать созданную ими поверхность не только в качестве камуфляжа. Ее можно установить на радиаторную поверхность спутника и заставлять отражать излучение Солнца, а также наоборот испускать тепловое излучение во время пролета в тени Земли или другого небесного тела.

Существуют и другие необычные системы активной тепловой маскировки. Например, ранее мы писали, что британская компания BAE Systems разработала покрытие для военной техники, которое может быстро менять свою температуру. Поскольку оно состоит из множества независимых сегментов, систему можно использовать не только для того, чтобы машина сливалась с окружающим пространством, но и для имитации того, что перед наблюдателем стоит не танк или другая боевая машина, а автомобиль или небольшой дом.

По материалам nplus1.ru

Российские ученые изобрели «умную» жидкую линзу

13 сентября 2019

Ученые Тюменского государственного университета (ТюмГУ) разработали уникальную варифокальную жидкую линзу на основе термокапиллярного эффекта. Новая линза обладает рядом преимуществ по сравнению с существующими аналогами: она может работать как в режиме собирающей линзы, так и в режиме рассеивающей линзы.

Кроме того, по ее словам, линза обладает способностью менять фокусное расстояние. В отличие от твердотельных аналогов жидкие линзы могут фокусироваться неограниченное количество раз, делая это без износа и очень быстро (за счет свойств текучести жидкости). Таким образом, по их мнению, изобретение позволит минимизировать большинство сложных оптических систем.

Новая разработка может найти применение в...

Развернуть

Кроме того, по ее словам, линза обладает способностью менять фокусное расстояние. В отличие от твердотельных аналогов жидкие линзы могут фокусироваться неограниченное количество раз, делая это без износа и очень быстро (за счет свойств текучести жидкости). Таким образом, по их мнению, изобретение позволит минимизировать большинство сложных оптических систем.

Новая разработка может найти применение в самых разных областях промышленности и медицины, а также в биохимическом и биометрическом анализе. К потенциальным продуктам, использующим жидкую варифокальную линзу на основе термокапиллярного эффекта, относятся устройства машинного зрения, «лаборатории-на-чипе», «микросистемы общего анализа».

Ученые синтезировали раствор, который при облучении лучом света собирается в каплю и работает как плоско-выпуклая линза. Определен диапазон устойчивой работы жидкой линзы при изменении оптической ориентации в гравитационном поле. Также был разработан способ бесконтактного захвата и перемещения микро- и наночастиц, который является более доступным, чем дорогостоящая технология лазерного пинцета. В основе работы линзы лежит термокапиллярная конвекция Марангони. Градиент температуры на поверхности капли жидкости создается лазерным излучением. В качестве рабочих жидкостей используются этиленгликоль или бензиловый спирт. По мнению ученых, новое исследование является частью комплексного изучения возможности создания адаптивных жидкостных оптических элементов на основе эффектов Марангони.

ОКБ «АСТРОН» использует иные жидкие элементы. На предприятии создан гиперспектральный объектив с применением оптических жидких сред. Для решения задачи использовались жидкостные оптические материалы. Объектив реализован в виде двух групп, из трех линз каждая. Первая и третья линза в каждой группе работают оболочкой, формирующей линзу из оптической жидкости в промежутке между ними.

Жидкость 1 в первой группе линз имеет дисперсию, меньшую чем у флюорита и любого оптического стекла (vd≈124), при показателе преломления nd≈1,3. Жидкость 2 во второй группе идентична по показателю преломления плавленному кварцу при несколько большей дисперсии (vd≈58), стекла в каждой группе представлены особым кроном и флинтом. Найденные комбинации материалов обеспечивают полное исправление хроматизма.

По материалам nanonewsnet.ru

Суперлинза - решена проблема 2000-летней давности

29 августа 2019

Все оптики знают, что даже на очень хорошем объективе ближе к краям изображения могут страдать от существенного снижения резкости. Всё дело в законах оптики — ещё древнегреческий математик Диокл в своей работе «О зажигательных зеркалах» сформулировал проблему, которую человечество не могло полностью преодолеть более двух тысяч лет. Дело в том, что линзы сделаны из сферических поверхностей и чем дальше световые лучи отклоняются от оптической оси линзы или падают на неё под углом, тем сильнее не совпадает фокус таких лучей из-за разницы в преломлении света. В результате центр получаемой картинки получается резче, чем края — это называется «сферическая аберрация».

В своей работе 1690 года «Трактат о свете» астроном Кристиан Гюйгенс отметил, что Исаак Ньютон и Готфрид Лейбниц пытались решить эту проблему созданием особых линз для фиксированного расстояния фокусировки, но не смогли.

В статье 1949 года Г. Д. Вассерман и Э. Вольф предложили апланатическую линзу, основанную на интеграле, который они нашли численными методами. Их решение было не аналитическим...

Развернуть

В своей работе 1690 года «Трактат о свете» астроном Кристиан Гюйгенс отметил, что Исаак Ньютон и Готфрид Лейбниц пытались решить эту проблему созданием особых линз для фиксированного расстояния фокусировки, но не смогли.

В статье 1949 года Г. Д. Вассерман и Э. Вольф предложили апланатическую линзу, основанную на интеграле, который они нашли численными методами. Их решение было не аналитическим окончательным, а представляло собой приближение с помощью подбора на компьютере. Благодаря этому многие современные объективы включают асферические линзы для коррекции сферической аберрации, создавая сложные оптические группы. Эти исследователи сформулировали проблему Вассермана-Вольфа. Полноценное аналитическое решение этой проблемы помогло бы улучшить оптические системы везде: от очков и камер в смартфонах до телескопов и микроскопов.

Суперлинза без аберраций

Суперлинза без аберраций

В 2018 году докторант Национального автономного университета Мексики (НАУ) Гектор Чапарро-Ромо (Héctor Chaparro-Romo), пытавшийся решить проблему в течение 3 лет, привлёк на помощь докторанта Рафаэля Гонсалеса-Акунью (Rafael González-Acuña) из Монтеррейского технологического института. Ими была найдена общая аналитическая формула линзы. Эффективность подхода была проверена на 500 лучах — в результате средний результат для всех примеров составил 99,99999999999 %. То есть разница в резкости на всей плоскости кадра составила 0,0000000001 %.

Результаты были опубликованы в статье «Общая формула дизайна биасферических синглетных линз без сферической аберрации» в научном журнале «Прикладная оптика». Приведённое изображение показывает полученное учёными общее алгебраическое уравнение замкнутой формы для конструкции сферической линзы без аберраций. Она описывает зависимость формы второй асферической поверхности конкретной линзы от первой поверхности и фокусного расстояния. Вторая асферическая поверхность призвана устранить все аберрации, создаваемые первой поверхностью. Формула решает проблему Вассермана-Вольфа, сформулированную аналитически в 1949 году, но известную учёным около двух тысяч лет.

Общее аналитическое выражение суперлинзы

Общее аналитическое выражение суперлинзы

Появится ли в скором времени объективы, полностью избавленные от проблемы сферической аберрации? Не очевидно… Измерение и аттестация такой линзы с достаточной точностью является самостоятельной проблемой, которая может увеличить стоимость до астрономических высот. На практике вполне достаточно того уровня, который сегодня достигнут производственниками. Как известно, ОКБ «АСТРОН» изготавливает и проводит аттестацию асферических поверхностей. Наше оборудование предусматривает высокоточную шлифовку асферики высокоточную шлифовку асферики сферическим алмазным инструментом с точностью в пределах 1 мкм PV и полировку мембранным пневмоинструментом с полиуретановой рабочей частью.

По материалам 3dnews.ru