蝴蝶啟發更佳的熱影像技術
- 上線日期：2012/3/19 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
美國研究人員發現，蝴蝶色彩鮮豔的翅膀有助於工程師研發體積更小、反應更快的溫度感測器。由於此科技不需使用昂貴且龐大的冷卻設備，對於熱成像技術與醫療診斷皆有所助益。
測量溫度的方法很多，例如可以測量電阻隨溫度的變化。為維持對熱輻射的靈敏度，昂貴又佔空間的冷卻系統成為不可或缺的配備，否則感熱儀器將無法判別熱源是否早已移除。因此，最靈敏的熱顯像儀需以液態氦降溫冷卻。散熱器通常體積不小而且耗電，不僅限制了感熱器的最小尺寸與效能，對於設計可攜式裝置更是一大挑戰。
最近，奇異電子(General Electric)的Radislav Potyrailo與紐約大學阿爾巴尼(Albany)分校的研究伙伴發現，在大自然的智慧下，高靈敏度和便利性這兩大需求將有機會一次滿足。他們的靈感來自於藍默蝶(Morpho butterfly)的炫彩翅膀，覆蓋其上的鱗片會反射某些波長的光而吸收其他光線，而隨著翅膀溫度上升，不同波長的光反射強度會稍微改變，造成色彩的差異。
Potyrailo團隊的目標為探究此機制並試圖應用於溫度感測器。藍默蝶的翅膀是由天然聚合物幾丁質(chitin)組成，其熱容值遠低於目前感知器內所使用的金屬和半導體。換言之，採用此材料可有效迅速降溫而不需額外的散熱器。研究人員以紅外線照射翅膀一側，熱膨脹使得鱗片間距稍微增加，導致另一側吸收與反射波長的改變，同時幾丁質的折射率也約略降低。
先前已有研究顯示在物質表面上塗佈奈米碳管(carbon nanotube)能增強對紅外線的吸收能力，Potyrailo團隊則證實奈米碳管對藍默蝶翅膀亦具有同等效果，此外，由於奈米碳管具絕佳導熱率，可作為分子級散熱器來協助幾丁質更快散熱。
此研究仍處於初步階段，在打造可用的感測器前，研究人員必須研發出製作具奈米結構之幾丁質或相似物質的方法。他們認為未來可望製造出便宜且多重色彩的熱影像感測器，能以不同顏色區隔中紅外與遠紅外線。詳見Nature Photonics｜DOI:10.1038/nphoton.2011.355。
原始網站: http://physicsworld.com/cws/article/news/48637
譯者:姚淳颺(逢甲大學光電學系)
責任編輯:劉家銘
- 相關附件: