Испoльзуя инфрaкрaсную кaмeру, исслeдoвaтeли пoкaзaли, чтo oни мoгут динaмичeски измeнять кoличeствo инфракрасных фотонов, приходящих с поверхности МЭМС материал, в диапазоне интенсивностей, что эквивалентно изменению температуры почти на 20 градусов по Цельсию.
Новые реконфигурируемые инфракрасный излучатель состоит из подвижного верхнего рифленого металлического слоя метаматериала и нижний металлический слой, который остается неподвижным. Устройство поглощает инфракрасные фотоны и испускать их с высокой эффективностью, когда в два слоя соприкасаются друг с другом, но излучает меньше энергии в инфракрасное излучение, когда эти два слоя не находятся в контакте. Напряжение подемос контролирует движение верхнего слоя, и количество энергии, излучаемой ИК-излучения зависит от его стоимости.
В отличие от методов, обычно используется для получения излучения с переменной интенсивностью в инфракрасном диапазоне, новая технология не требует каких-либо изменений температуры.
Крошечное устройство термофотовольтаических представляет собой матрицу 8 × 8 индивидуально управляемых пикселей, каждый размером 120 × 120 мкм.
Ученые продемонстрировали работу устройства, создавая букву «д», сочетая активные и неактивные пиксели, которые видны через инфракрасную камеру.
Устройство предназначено для улучшения термофотовольтаических клетки этого типа солнечных батарей, которые используют инфракрасное излучение или тепло, видимый свет поглощается традиционных солнечных батарей.
Отработанное тепло может быть ценным источником энергии, если бы мы могли найти способ, чтобы эффективно собирать.
Они также могут использоваться для преобразования тепла, поступающего от двигателей транспортных средств, энергии для зарядки автомобильной аккумуляторной батареи. Ученые работают над созданием термофотовольтаических материалов, которые являются достаточно практичным для сбора тепловой энергии в горячих местах, таких как вокруг печей, используемых в стекольной промышленности.
Объединив метаматериала с электронным управлением движения используются микроэлектромеханические системы (МЭМС), исследователи создали первое устройство, способное производить инфракрасное излучение, которое может быть быстро изменен на уровне мельчайших элементов структуры устройства — пикселей.
Это может позволить Вам создать инфракрасный пикселей, похожие на RGB пикселей в экране. Они в настоящее время работают над расширением технологии, создав устройства с большим количеством пикселей 128 х 128 и увеличения размера пикселей.
«Помимо того, что устройство может работать при комнатной температуре, использование метаматериалов позволяет легко масштабировать их в инфракрасном диапазоне и видимая и нижних частот», — сказал Падилья. «Это происходит потому, что свойства устройства достигается за счет геометрии, а не химическая природа составляющих материалов, которые мы используем».
«В принципе, подход, как наша, могут быть использованы для создания многих типов динамические эффекты реконфигурируемые метаматериалы», — сказал Падилья. «Он может быть использован для достижения динамического инфракрасный оптический плащ или отрицательный показатель преломления в инфракрасном диапазоне, например».
Устройство использует метаматериалов, искусственных материалов, которые проявляют свойства недоступны в естественном, они разработаны для обеспечения высокой производительности поглощения и излучения инфракрасных волн.
Исследователи сообщают, что их инфракрасным излучателем может обеспечить различную интенсивность излучения в ИК-диапазоне и может выводить узоры на скоростях до 110 кГц, или более 100 000 раз в секунду.
Падилья (Вилли Ж. Падилья) из Университета Дьюка, Северная Каролина. «Существует большой интерес в использовании сбросного тепла, и наша технология может улучшить процесс.» «Потому что инфракрасное излучение или интенсивность излучения находится под контролем, этот новый инфракрасный излучатель может обеспечить подгонянный способ сбора и использования энергии», — сказал Вилли Джон.
Они разработали новое устройство термофотовольтаических, который собирает избыточную тепловую энергию на уровне волн инфракрасного излучения. Двое исследователей из Университета Дьюка есть план, чтобы сделать это.
Хотя эксперименты с природными материалами успешно при комнатной температуре, они ограничены в узких диапазонах инфракрасного спектра. Поскольку материал не нагревается и не охлаждается, устройство может быть использовано при комнатной температуре, в то время как другие методы требуют высоких рабочих температурах.
Исследователи говорят, что они могут изменить метаматериала структур, используемых в верхнем слое, чтобы создать различные цвета инфракрасных пикселей, каждый из которых может индивидуально настроить интенсивность.
