臺灣大學開發新型紅外熱技術設計：金屬玻璃助力雙功能系統實現紅外偽裝與熱管理

    2025年1月9日，臺灣大學（NTU）的研究人員開發了一種先進的紅外熱技術設計，利用金屬玻璃的可調光學特性，將紅外偽裝和紅外熱管理功能結合在一個系統中。該系統在大氣窗口的同一波長區域內提供紅外偽裝和紅外熱管理的雙重功能。

    一、傳統熱偽裝技術的局限性

    傳統的低發射率熱偽裝設計方法僅適用于隱藏溫度高于350°C的目標。對于旨在降低近室溫至350°C以下中高溫范圍內檢測目標能力的應用，這種方法無效。此外，鑒于日常環境的熱發射率通常很高，在設計紅外熱偽裝和管理系統時應考慮目標背景環境的熱發射率。

    二、新型雙功能系統的設計

    為了實現多功能熱偽裝，同時保持有效的熱管理，研究人員將金屬玻璃與Berreman模式的近零（ENZ）薄膜（SiO?、Al?O?和TiO?）相結合，并將ENZ薄膜堆疊在金屬基底層上。金屬玻璃的可調節發射率使該系統能夠適應各種紅外熱偽裝場景。

    在8μm至14μm的長波紅外（LWIR）區域，研究人員發現熱管理系統的小視角表現出金屬玻璃的光學特性。當視角增加到45°以上時，系統在橫向磁極化中表現出高熱發射率。因此，該系統能夠提供有效的熱管理功能，而不會損害熱偽裝功能的性能。視角的增加是由ENZ薄膜的多個Berreman模式驅動的。

    三、研究成果

    研究小組發現，金屬玻璃上的ENZ薄膜的冷卻能力比傳統的低輻射熱偽裝設計策略高出1.79倍。此外，來自NTU系統的熱圖像表明目標和背景環境之間的熱輻射相似度超過97%。通過將金屬玻璃引入紅外熱偽裝技術，并利用玻璃可調節的發射率，由Hsuen-LiChen教授領導的NTU團隊在相同的大氣窗口波長區域內創建了一個用于紅外偽裝和熱管理的雙功能系統。

    這種用于熱管理的創新多層薄膜設計方法有助于開發新方法，以降低使用熱成像設備對目標的可探測性。這項研究發表在《材料視野》上。