Новый материал может помочь внедрению автономных транспортных средств
Одной из главных задач для автономных транспортных средств является обнаружение и локация объектов движения в любых погодных условиях — даже сквозь густой туман. По сравнению с существующими камерами, работающими в видимой части спектра, инфракрасные камеры могут обеспечить гораздо лучшую видимость в условиях тумана, задымлённости или запылённости, частицы которых могут рассеивать видимый свет.
Инфракрасный свет в определённом диапазоне — называемым дальним инфракрасным излучением — рассеивается гораздо меньше по сравнению с другими видимыми или другими инфракрасными волнами. К тому же инфракрасные камеры также способны гораздо более эффективно видеть в темноте. Однако в настоящее время массовое производство инфракрасных камер ограничивается их высокой стоимостью и дефицитом эффективных материалов.
Новый материал, разработанный учёными в Инженерном институте Университета Южной калифорнии (USC) и Университета Висконсина (UW), при сотрудничестве с учёными из Исследовательских лабораторий ВВС, Университета Миссури (UM) и компании Woollam Co. Inc, обещает широкое применение технологии инфракрасного обнаружения как в автономных транспортных средствах, так и аварийно-спасательными службами.
Исследовательская группа из USC в Витерби, возглавляемая Джавакатом Равичандраном, доцентом кафедры материаловедения, изучала новый класс материалов под названием халькогениды перовскитов. Среди этих материалов — сульфид титаната бария (BTS) — материал, заново синтезированный в крупной кристаллической форме кандидатом в докторанты Шань Юань Ню из параллельной кафедры того же университета.
Подпись к изображению: Взаимодействие света с кристаллом BaTiS3
Исследуя оптические свойства этого материала, учёные обнаружили, что он обладает уникальной характеристикой в области длинноволнового инфракрасного света — двулучевой анизотропией. Проще говоря, такую анизотропию можно рассматривать как распространение света на разных скоростях в разных направлениях в материале. Как и солнцезащитные очки с поляризованными стёклами, кристаллы BTS блокируют или затрудняют прохождение света в зависимости от направления, в котором он перемещается в материале. Исследователи утверждают, что их материал имеет самую высокую двулучевую анизотропию среди известных кристаллов.
Материал BTS может использоваться для улучшения систем инфракрасного зрения, используемого в автономных транспортных средствах, которые должны видеть весь ландшафт вокруг них даже в условиях ограниченной видимости.
Подобные материалы, чувствительные к инфракрасному излучению, могут расширить восприятие человека. Одним из возможных приложений может быть создание инструментов визуализации, используемых пожарными для создания мгновенной карты температуры горящего здания — для оценки того, откуда распространяется пожар, и где экстренным службам необходимо в первую очередь вызволять людей из огненного плена.
В настоящее время стоимость инфракрасной техники делает её слишком дорогой для оборудования всех пожарных машин. BTS-материал, производимый из широко распространённых элементов земной коры, может сделать инфракрасное оборудование более доступным и эффективным. Кроме того, все исходные материалы более безопасны в производстве и при использовании для окружающей среды, а также проще утилизируются, чем применяемые в настоящее время материалы, которые содержат опасные элементы, такие как ртуть и кадмий.
Эти материалы также могут быть полезны в устройствах, которые анализируют вредные вещества, газы и даже биологические системы.
Исследование BTS описано в статье, представленной изданием Nature Photonics.
21.06.2018 16:40
