Onzichtbaarheidsmantels kunnen radar misleiden

Een team van Chinese onderzoekers heeft een onzichtbaarheidsmantelmateriaal ontwikkeld dat de kenmerken van gekko's, glaskikkers en baardagamen combineert.

De glaskikker is een van de drie dieren die de inspiratie vormden voor de studie. Foto: iStock — De glaskikker is een van de drie dieren die de inspiratie vormden voor de studie. Foto *: iStock*

Geïnspireerd door het chimaeramonster uit de Griekse mythologie combineerden Chinese onderzoekers de kenmerken van drie koudbloedige dieren – de gekko, de glaskikker en de baardagaam – om een hybride materiaal te creëren dat onzichtbaarheidsmantels werkelijkheid zou kunnen maken, meldde de Times of India op 30 januari. Het onderzoeksteam van de universiteiten van Jilin en Tsinghua zei dat ze een prototype hadden ontworpen op basis van de unieke natuurlijke overlevingsstrategie van elk dier, die niet te detecteren is via microgolven, zichtbaar licht en infraroodspectrum.

In een studie die op 30 januari werd gepubliceerd in het tijdschrift Proceedings of the National Academy of Sciences , stellen de onderzoekers dat ze een bio-engineering-gebaseerde aanpak hebben gebruikt voor het huidige camouflageprobleem, namelijk het gebrek aan flexibiliteit in verschillende terreinen. "Ons werk verplaatst camouflagetechnologie van beperkte situaties naar variabele terreinen, waarmee we een grote stap zetten naar de volgende generatie elektromagnetisme", aldus het team.

Het onderzoek bouwt voort op de recente snelle ontwikkelingen in metamaterialen en synthetische vezels met unieke mogelijkheden voor het manipuleren van elektromagnetische golven, die steeds vaker worden toegepast in stealth-technologie. Door nauwkeurige controle over hun oppervlaktestructuur kunnen metamaterialen elektromagnetische golven op een gespecialiseerde manier reflecteren, waardoor objecten onzichtbaar worden voor radar. Hun beoogde functie kan echter alleen camouflage bieden in bepaalde omgevingen.

Chinese wetenschappers werken aan een metamateriaal dat zich kan aanpassen aan diverse spectrale en terreinomstandigheden en tegelijkertijd ondoorzichtig blijft voor zichtbaar en infrarood licht. Ze noemen het metamateriaal Chimera, naar het monster dat uit drie verschillende dieren bestaat, omdat het de kleurveranderende eigenschappen van een gekko, de transparantie van een glazen kikker en de temperatuurregulatie van een baardagaam combineert.

Hoofdonderzoeker Xu Zhaohua van de Universiteit van Jilin onthulde dat hun eerste inspiratie de gekko was, een hagedis die bekendstaat om zijn vermogen om van kleur en huidskleur te veranderen. Het Chimera-metamateriaal imiteert de gekko door zijn microgolfreflectie aan te passen aan verschillende landschappen, van water tot grasland. Het ontwerp van Chimera is ook beïnvloed door de glaskikker, een soort die in het regenwoud in Midden- en Zuid-Amerika leeft en tijdens zijn slaap het grootste deel van zijn bloed in zijn lever verbergt, waardoor zijn lichaam transparant wordt. De onderzoekers plaatsten de schakelingen van Chimera tussen lagen PET-plastic en kwartsglas om een optische transparantie te bereiken die vergelijkbaar is met de natuurlijke stealth-eigenschappen van de glaskikker.

Het team stond voor de uitdaging om de warmte te verbergen die werd gegenereerd door de elektriciteit die de oppervlaktecircuits van het metamateriaal van stroom voorziet, en die zichtbaar zou kunnen zijn voor infrarooddetectoren. Om dit probleem op te lossen, wendden de wetenschappers zich tot de Australische baardagaam. Deze reptielen reguleren hun lichaamstemperatuur door de kleur van hun rug te veranderen, van lichtgeel wanneer ze moeten afkoelen tot donkerbruin wanneer ze warm willen blijven.

Met behulp van een mechanisch controleontwerp reduceerde het team de temperatuurgradiënt van Chimera tot 3,1 graden Celsius, een niveau dat niet detecteerbaar is met warmtebeeldtechnologie in verschillende terreinen. Door de reactie van baardagamen op hun natuurlijke omgeving na te bootsen, zou het Chimera-metamateriaal de kans kunnen verkleinen dat het wordt gedetecteerd door externe warmtedetectoren.

Volgens het onderzoeksrapport werd een prototype van het Chimera-metamateriaal ontwikkeld in een proces van vijf stappen, beginnend met plastic patronen, gevolgd door metalen gaas en eindigend met handmatige assemblage om multispectrale onzichtbaarheid te bereiken. Het team stelde dat de potentiële toepassingen van de nieuwe technologie breed zijn, van militair gebruik tot natuurbehoud. In het leger zou Chimera een belangrijk voordeel kunnen bieden door soldaten of objecten in staat te stellen op te gaan in diverse omgevingen, zonder detectie door camera's, infrarooddetectoren en optische apparaten. De technologie zou ook kunnen helpen om dieren in hun natuurlijke omgeving niet-invasief te observeren. Door de menselijke impact op wilde dieren te minimaliseren, zou Chimera kunnen bijdragen aan natuurbehoud.

An Khang (volgens Times of India )

Bronlink