[據(jù)激光聚焦世界網(wǎng)站2017年4月18日?qǐng)?bào)道]  杜克大學(xué)研究人員通過將超材料與微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）中電子控制的運(yùn)動(dòng)相結(jié)合，制作出首個(gè)具有紅外發(fā)射特性的超材料器件——可重構(gòu)紅外發(fā)射器。該器件由可移動(dòng)的圖案化金屬超材料（位于頂層）、保持靜止的金屬層（位于底部）和8 x 8獨(dú)立可控的像素陣列（每個(gè)像素的尺寸為120 x 120微米）組成。它能以完全可控的方式發(fā)射熱紅外光，未來利用該器件可收集紅外波段的廢熱，并將其轉(zhuǎn)化為可用能量。

    新技術(shù)可用于改進(jìn)熱光伏電池，熱光伏電池是太陽電池的一種，與傳統(tǒng)太陽電池不同的是，熱光伏電池利用紅外光或者熱量，而非吸收可見光。

    科學(xué)家一直致力于研發(fā)出足夠?qū)嵱玫臒峁夥姵兀赵跓釁^(qū)域（例如制造玻璃所用的爐子和窯爐周圍）發(fā)現(xiàn)的熱能。此外，熱光伏電池也能夠?qū)碜攒囕v發(fā)動(dòng)機(jī)的熱量轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰?，為汽車電池充電。威?middot;J·帕迪拉說：“由于紅外能量的發(fā)射或強(qiáng)度是可控的，因此該新型紅外發(fā)射器可以提供一種定制方法，用于收集和利用熱能。我們對(duì)利用廢熱的技術(shù)非常感興趣，而且我們的技術(shù)可改進(jìn)該工藝。”

    正如《光學(xué)設(shè)計(jì)》期刊所報(bào)道的那樣，帕迪拉和劉新宇博士利用超材料設(shè)計(jì)，高效吸收并發(fā)射紅外波長。研究人員通過制作紅外照相機(jī)可見的字母“D”，對(duì)微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）超材料器件做了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)證明，該器件能實(shí)現(xiàn)一定范圍的紅外強(qiáng)度，并能以高達(dá)110kHz或每秒100000次以上的速度顯示圖案，能以逐個(gè)像素為基礎(chǔ)做出快速改變。擴(kuò)大技術(shù)規(guī)?？墒乖撈骷趹?zhàn)斗期間創(chuàng)建動(dòng)態(tài)紅外模式，用于敵我識(shí)別。

    與通常用于實(shí)現(xiàn)可變紅外發(fā)射的方法相反，新技術(shù)發(fā)射可控紅外能量時(shí)不會(huì)引起溫度變化。由于材料既不加熱也不冷卻，因而該器件可在室溫下使用，而其他方法則需要較高的工作溫度。雖然天然材料的實(shí)驗(yàn)在室溫下已成功，但其僅限于較窄的紅外光譜范圍。

    可重構(gòu)紅外發(fā)射器吸收紅外光子，并且當(dāng)頂層和底層相互接觸時(shí)，高效發(fā)射紅外光子，當(dāng)頂層和底層分離時(shí)發(fā)射較少的紅外能量。施加的電壓控制頂層的運(yùn)動(dòng)，并且所發(fā)射紅外能量的大小取決于施加的精確電壓。

    在一定強(qiáng)度范圍內(nèi)（相當(dāng)于近20℃的溫度變化），通過利用紅外照相機(jī)，研究人員驗(yàn)證了可以動(dòng)態(tài)調(diào)整從微機(jī)電系統(tǒng)超材料表面發(fā)射的紅外光子的數(shù)量。

    研究人員認(rèn)為，他們可以修改頂層使用的超材料圖案，制作不同顏色的紅外像素，可以調(diào)節(jié)每個(gè)紅外像素強(qiáng)度。這使得制作的紅外像素與電視機(jī)的RGB 像素相似。研究人員正著手?jǐn)U展新技術(shù)，制作出具有更多像素點(diǎn)（多達(dá)128 x 128）的器件。

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