[據激光聚焦世界網站2017年4月18日報道]  杜克大學研究人員通過將超材料與微機電系統（MEMS）中電子控制的運動相結合，制作出首個具有紅外發射特性的超材料器件——可重構紅外發射器。該器件由可移動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獨立可控的像素陣列（每個像素的尺寸為120 x 120微米）組成。它能以完全可控的方式發射熱紅外光，未來利用該器件可收集紅外波段的廢熱，并將其轉化為可用能量。

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

    科學家一直致力于研發出足夠實用的熱光伏電池，吸收在熱區域（例如制造玻璃所用的爐子和窯爐周圍）發現的熱能。此外，熱光伏電池也能夠將來自車輛發動機的熱量轉變為能量，為汽車電池充電。威利·J·帕迪拉說：“由于紅外能量的發射或強度是可控的，因此該新型紅外發射器可以提供一種定制方法，用于收集和利用熱能。我們對利用廢熱的技術非常感興趣，而且我們的技術可改進該工藝。”

    正如《光學設計》期刊所報道的那樣，帕迪拉和劉新宇博士利用超材料設計，高效吸收并發射紅外波長。研究人員通過制作紅外照相機可見的字母“D”，對微機電系統（MEMS）超材料器件做了實驗驗證。實驗證明，該器件能實現一定范圍的紅外強度，并能以高達110kHz或每秒100000次以上的速度顯示圖案，能以逐個像素為基礎做出快速改變。擴大技術規模可使該器件在戰斗期間創建動態紅外模式，用于敵我識別。

    與通常用于實現可變紅外發射的方法相反，新技術發射可控紅外能量時不會引起溫度變化。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。雖然天然材料的實驗在室溫下已成功，但其僅限于較窄的紅外光譜范圍。

    可重構紅外發射器吸收紅外光子，并且當頂層和底層相互接觸時，高效發射紅外光子，當頂層和底層分離時發射較少的紅外能量。施加的電壓控制頂層的運動，并且所發射紅外能量的大小取決于施加的精確電壓。

    在一定強度范圍內（相當于近20℃的溫度變化），通過利用紅外照相機，研究人員驗證了可以動態調整從微機電系統超材料表面發射的紅外光子的數量。

    研究人員認為，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，可以調節每個紅外像素強度。這使得制作的紅外像素與電視機的RGB 像素相似。研究人員正著手擴展新技術，制作出具有更多像素點（多達128 x 128）的器件。

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責任編輯：殷鵬飛

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