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美国陆军申请了一项用飞蛾伪装隐藏物体的独特方法的专利

美国陆军已提交专利这是一种将伪装应用到光学元件上的新方法,使其肉眼“看不见”。

这项由美国陆军夜视实验室开发的拟议技术包括使用3D打印的“滚筒”在步枪瞄准镜或双筒望远镜上“压印”使飞蛾看起来不可见的图案。理论上,由此产生的设备可以让军事人员在黑暗的掩护下操作,而他们的装备不会反射干扰他们位置的杂散光束。

该公司负责专利咨询的高级技术经理Brian Metzger表示,TechLink“这项技术可以用来提高太阳能电池板的效率,减少平板电视和户外标识的眩光,或者增加曲棍球场地周围有机玻璃的视觉美感。”

飞蛾伪装在峭壁上。
美国陆军专利概述了一种将飞蛾状“衍射涂层”应用于光学部件的方法。照片来自Rúben Marques。

解锁moth-like隐形

任何曾从阁楼或衣柜里赶走过淘气的飞蛾的人都能告诉你,它们非常擅长在光天化日之下躲藏。在更自然的环境中,飞蛾甚至进化出毛茸茸的皮毛,这种皮毛会扭曲蝙蝠的导航声音,让它们有机会躲避洞穴和树上的捕食者。

为了与它们的生存本能保持一致,这种夜间活动的昆虫还进化出了具有周期性、表面分级结构的眼睛,使它们能够弯曲而不是反射光线,从而保持隐蔽。当科学家们继续研究这些隐形能力的确切来源时,美国陆军专利背后的团队现在声称已经找到了一种复制飞蛾错觉光学能力的方法。

研究小组的专利写道:“蛾子眼睛的表面覆盖着凸起,每个凸起大约200纳米高,中心相距约300纳米。”。由于凸起小于可见光的波长,可见光认为表面在空气和介质之间具有连续的折射率梯度

他们补充说:“通过有效地移除空气透镜界面,可以减少反射。”“因此,这些突起可以作为蛾子眼睛上的一层抗反射涂层。”为了精确地在光学设备上重现这种效果,夜视实验室团队提出了一种重复应用光折变涂层的方法,这种方法可以应用于工业规模。

Schnee 3D打印滚筒运行图。
描述施尼3D打印滚筒运行的示意图。图片通过TechLink。

3D打印“冲压”工艺

在他们最初的研究中,夜视实验室的研究小组发现,抗反射涂层可以直接在镜片上打印2PP 3D,但这一过程每1cm需要50个小时2表面覆盖。另一方面,研究人员修改后的过程是基于一个圆柱形微缩印刷的“印章”,它可以刻上蛾眼图案,并在光学设备上滚动,使其具有衍射涂层。

如果获得专利,该专利将授予美国陆军夜视和电子传感器理事会的文森特·施尼(Vincent Schnee),并涵盖“由具有光学表面的基底和多个均匀间隔的蛾眼结构材料投影组成的光学元件”的“元透镜”的创建

当付诸实践时,该专利详细说明了如何使用含有锗纳米颗粒的环氧树脂来制作滚筒涂层,然后将其应用于宽度至少为5nm、高度至少为10nm的透镜上。根据该文件,由此产生的组件可以偏转“紫外线或可见光波长”,有效地为它们提供蛾眼级的伪装。

通过进一步的研发,该专利还强调了如何使用与光学基底相同的材料制造这些纳米层,“实现指数的完美匹配”,这是“传统层状电介质抗反射涂层难以实现的”,而其“辊”可以调整成更平的形状,如果将来的应用需要它。

合成天线的设计和3D打印。通过斯宾塞、拉夫里克和胡拍摄的图像
过去,飞蛾也是3D打印爆炸物探测装置的灵感来源。通过斯宾塞、拉夫里克和胡拍摄的图片。

昆虫启发的3D打印

研究人员经常向大自然母亲,特别是蝴蝶或飞蛾寻求新的3D打印相关技术背后的灵感。早在2017年,美国乔治亚理工学院3D打印爆炸感测蛾触角据说它能“被动地嗅到”危险物质。

同样,来自塞瑞大学旧金山州立大学通过创建新颖的3D打印陀螺.在利用光子技术进行初步发现后,科学家们现在为一种新材料申请了专利,这种材料有可能自然地“利用”颜色。

最近,研究人员在埃因霍温科技大学已采取类似的方法生产出独特的3D可打印变色液晶油墨。灵感来自蝴蝶翅膀的天然彩虹色材料,该团队的材料可以用来创造任何东西,从装饰性照明元件到柔软的可穿戴传感器。

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特色图片显示一只蛾子伪装在悬崖上。照片通过Rúben Marques, Unsplash。