Kỹ thuật in

Quân đội Hoa Kỳ nộp bằng sáng chế cho phương pháp che giấu đồ vật độc đáo với ngụy trang lấy cảm hứng từ bướm đêm

Quân đội Hoa Kỳ đã nộp bằng sáng chế cho một phương pháp mới áp dụng ngụy trang cho các bộ phận quang học giúp chúng trở nên vô hình 'bằng mắt thường.

Được phát triển bởi Phòng thí nghiệm Tầm nhìn ban đêm của Quân đội Hoa Kỳ, kỹ thuật được đề xuất liên quan đến việc sử dụng một 'con lăn' in 3D để 'đóng dấu' vào mô hình làm cho bướm đêm có vẻ vô hình, lên ống ngắm súng trường hoặc ống nhòm. Về lý thuyết, thiết bị tạo ra sau đó cho phép các quân nhân hoạt động dưới sự bao phủ của bóng tối mà không cần thiết bị của họ phản chiếu các chùm ánh sáng đi lạc làm ảnh hưởng đến vị trí của họ.

Theo Brian Metzger, Giám đốc Công nghệ Cấp cao tại công ty đã tư vấn về bằng sáng chế, TechLink , quá trình này cũng có tiềm năng giải quyết các ứng dụng dân sự rộng rãi hơn: “ công nghệ có thể được sử dụng để tăng hiệu quả của các tấm pin mặt trời, giảm độ chói trên TV màn hình phẳng và bảng chỉ dẫn ngoài trời, hoặc tăng tính thẩm mỹ trực quan của các tấm plexiglass xung quanh các đấu trường khúc côn cầu. ”

A moth camouflaged against a cliff face.
Bằng sáng chế của Quân đội Hoa Kỳ phác thảo một phương pháp áp dụng “lớp phủ nhiễu xạ” giống như băng phiến cho các bộ phận quang học. Ảnh qua Rúben Marques.

Mở khóa khả năng tàng hình giống như bướm đêm

Bất cứ ai phải tống khứ một con bướm đêm bất hảo từ gác mái hoặc tủ quần áo của họ sẽ có thể cho bạn biết rằng chúng cực kỳ thành thạo trong việc ẩn nấp trong tầm nhìn rõ ràng. Trong môi trường xung quanh tự nhiên hơn, bướm đêm thậm chí còn tiến hóa để phát triển lớp áo lông, làm biến dạng tiếng ồn điều hướng của dơi và cho chúng cơ hội trốn tránh những kẻ săn mồi sống trong hang và trên cây.

Để phù hợp với bản năng sinh tồn của chúng, côn trùng ăn đêm cũng đã phát triển đôi mắt có cấu trúc phân loại theo chu kỳ, cho phép chúng uốn cong thay vì phản xạ ánh sáng và ẩn. Trong khi các nhà khoa học tiếp tục điều tra nguồn gốc chính xác của sức mạnh tàng hình này, nhóm nghiên cứu đằng sau bằng sáng chế của Quân đội Mỹ hiện tuyên bố đã tìm ra cách tái tạo khả năng quang học ảo tưởng của loài bướm đêm.

“Bề mặt mắt của một con bướm đêm được bao phủ bởi những vết sưng to từng mảng 200 cao nm và có các tâm cách đều nhau 300 cách nhau một nm, ”đọc bằng sáng chế của nhóm. “Vì va chạm nhỏ hơn bước sóng của ánh sáng nhìn thấy, nên ánh sáng khả kiến ​​nhìn thấy bề mặt có một gradient chiết suất liên tục giữa không khí và môi trường.”

“Điều này làm giảm phản xạ bằng cách loại bỏ hiệu quả giao diện thấu kính không khí,” họ nói thêm. “Vì vậy, các vết sưng đóng vai trò như một lớp phủ chống phản chiếu trên mắt của loài bướm đêm.” Trong một nỗ lực nhằm tạo lại chính xác hiệu ứng này trên thiết bị quang học, do đó, nhóm Phòng thí nghiệm Tầm nhìn Đêm đã đưa ra một phương pháp áp dụng nhiều lần các lớp phủ khúc xạ ánh sáng, có thể được triển khai trên quy mô công nghiệp.

A diagram of Schnee's 3D printed roller in-action.
Sơ đồ mô tả con lăn in 3D của Schnee đang hoạt động. Hình ảnh qua TechLink.

Bản in 3D ' quá trình dập '

Trong quá trình nghiên cứu ban đầu của họ, nhóm Phòng thí nghiệm Tầm nhìn ban đêm đã phát hiện ra rằng lớp phủ chống phản chiếu có thể là 2PP In 3D trực tiếp lên ống kính, nhưng quá trình này mất đến 50 giờ trên 1 cm 2 bề mặt được phủ. Mặt khác, quy trình sửa đổi của các nhà nghiên cứu dựa trên một 'con tem' hình trụ được in vi mô, có thể được khắc các mẫu mắt bướm đêm và được lăn qua quang học để tạo cho chúng một lớp phủ nhiễu xạ.

Nếu được trao, bằng sáng chế sẽ được cấp cho Vincent Schnee của Cục Cảm biến Điện tử và Tầm nhìn Ban đêm của Quân đội Hoa Kỳ, và bao gồm việc tạo ra 'thấu kính meta' với “một phần tử quang học bao gồm chất nền có bề mặt quang học và nhiều hình chiếu cách đều nhau, bằng vật liệu cấu trúc mắt bướm đêm. ”

Khi được đưa vào thực hiện, bằng sáng chế nêu chi tiết cách sử dụng epoxy với các hạt nano germani để tạo lớp phủ của trục lăn và sau đó được áp dụng cho các thấu kính có chiều rộng ít nhất là 5nm và 07 cao nm. Theo tài liệu, các thành phần tạo ra có thể có khả năng làm chệch hướng “bước sóng tia cực tím hoặc ánh sáng nhìn thấy”, cung cấp cho chúng một lớp ngụy trang hiệu quả.

Với nghiên cứu và phát triển hơn nữa, bằng sáng chế cũng nêu bật cách các lớp nano này có thể được tạo ra từ cùng một vật liệu làm đế quang học của chúng, “cho phép kết hợp hoàn hảo các chỉ số” mà “không dễ dàng đạt được với các lớp phủ chống phản xạ điện môi nhiều lớp thông thường, ”trong khi 'con lăn' của nó có thể được điều chỉnh thành hình dạng phẳng hơn, nếu nó được yêu cầu bởi các ứng dụng trong tương lai.

Design and 3D print of the sythetic antennae. Image via Spencer, Lavrik and Hu Trong quá khứ, bướm đêm cũng là nguồn cảm hứng cho các thiết bị phát hiện chất nổ in 3D. Hình ảnh qua Spencer, Lavrik và Hu.

In 3D lấy cảm hứng từ côn trùng

Các nhà nghiên cứu thường tìm đến mẹ thiên nhiên, và cụ thể là bướm hoặc bướm đêm , để lấy cảm hứng đằng sau các công nghệ mới liên quan đến in 3D. Trở lại 2017, các nhà khoa học tại Viện Công nghệ Georgia in 3D râu bướm đêm cảm ứng chất nổ , được cho là có khả năng 'ngửi thụ động' các chất nguy hiểm.

Tương tự, một nhóm từ Đại học Surrey Đại học Bang San Francisco đã tìm cách tái tạo cấu trúc phản chiếu của cánh bướm, bằng cách tạo con quay hồi chuyển in 3D mới lạ . Sau khi thực hiện khám phá ban đầu của họ bằng cách sử dụng quang tử, các nhà khoa học hiện đã được cấp bằng sáng chế cho một loại vật liệu mới, với tiềm năng 'khai thác' màu một cách tự nhiên.

Gần đây, các nhà nghiên cứu tại Đại học Công nghệ Eindhoven đã thực hiện một cách tiếp cận tương tự để sản xuất mực tinh thể lỏng đổi màu có thể in 3D độc đáo. Lấy cảm hứng từ vật liệu óng ánh tự nhiên của cánh bướm, vật liệu của nhóm có thể được sử dụng để tạo ra bất cứ thứ gì từ các yếu tố ánh sáng trang trí đến các cảm biến đeo mềm.

Để luôn cập nhật bản in 3D mới nhất tin tức, đừng quên đăng ký Ngành in 3D bản tin hoặc theo dõi chúng tôi trên Twitter hoặc thích trang của chúng tôi trên Facebook .

Để tìm hiểu sâu hơn về sản xuất phụ gia, bạn hiện có thể đăng ký của chúng tôi Youtube kênh, có thảo luận, tóm tắt và các cảnh quay về in 3D trong thực tế.

Bạn đang tìm việc làm trong ngành sản xuất phụ gia? Chuyến thăm Công việc in 3D để lựa chọn các vai trò trong ngành.

Hình ảnh nổi bật cho thấy một con bướm đêm được ngụy trang trên mặt vách đá. Ảnh qua Rúben Marques, Unsplash.

Related Articles

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Back to top button