Folia cieńsza od ludzkiego włosa działa jak termiczny kamuflaż i ekran elektromagnetyczny w jednym. Może utrudnić wykrywanie dronów, samolotów i pojazdów w podczerwieni, a przy tym osłaniać ich elektronikę. Na razie materiał przetestowano jednak tylko w warunkach laboratoryjnych

Naukowcy z Korea Institute of Materials Science (KIMS) i Korea Institute of Science and Technology (KIST) opracowali niezwykle cienką folię, która może jednocześnie utrudniać wykrycie obiektu przez kamerę termowizyjną, chronić elektronikę przed zakłóceniami i wytrzymywać duże obciążenia. Zbudowali ją z włókien z nanorurek węglowych oraz MXene, czyli nowoczesnego materiału zbudowanego z bardzo cienkich warstw. Badacze ułożyli je w strukturę przypominającą mur: włókna są w niej „cegłami”, a MXene pełni funkcję „zaprawy”.

Materiał ten może w przyszłości znaleźć zastosowanie w samolotach, dronach, pojazdach wojskowych, a także w telefonach, urządzeniach 5G i 6G oraz elektronice noszonej na ciele.

Dwa problemy, jeden materiał

Nowoczesne systemy obserwacji wykorzystują nie tylko zwykłe kamery. Kamery termowizyjne rejestrują promieniowanie podczerwone, czyli promieniowanie cieplne emitowane przez ludzi, silniki, akumulatory i urządzenia elektroniczne. Dzięki temu mogą wykrywać obiekty także w nocy. Wojsko i producenci elektroniki potrzebują więc materiałów, które z jednej strony ograniczają ślad cieplny, a z drugiej chronią urządzenia przed zakłóceniami elektromagnetycznymi. Takie zakłócenia mogą powstawać na przykład wtedy, gdy w pobliżu działają radary, anteny i systemy łączności.

Dotychczas stosowane osłony metalowe są ciężkie, mogą korodować i trudno je wyginać. Włókna z nanorurek węglowych są lżejsze, mocne i dobrze chronią elektronikę. Mają jednak wadę: same łatwo emitują promieniowanie podczerwone, więc mogą być dobrze widoczne dla kamery termowizyjnej.

MXene ma odwrotną charakterystykę. Słabiej emituje podczerwień, dlatego może ograniczać widoczność obiektu w termowizji, ale jest mniej wytrzymały i gorzej znosi długotrwały kontakt z powietrzem oraz wilgocią.

Badacze postanowili połączyć zalety obu materiałów.

Cienka jak jedna piąta włosa

Najpierw zmodyfikowali powierzchnię włókien z nanorurek węglowych, aby MXene mógł lepiej do nich przylegać. Następnie przeprowadzali włókna przez roztwór MXene i układali je obok siebie, tworząc cienki arkusz. W gotowej folii włókna CNT tworzą mocny szkielet, a MXene wypełnia przestrzenie między nimi. Dzięki temu włókna nie przesuwają się względem siebie, a folia jest bardziej wytrzymała. MXene tworzy też ciągłe ścieżki, którymi może płynąć prąd, co poprawia ochronę przed zakłóceniami elektromagnetycznymi.

Warstwa MXene na powierzchni folii ogranicza dodatkowo ilość promieniowania cieplnego wysyłanego przez materiał. Obiekt pokryty folią może więc wyglądać w kamerze termowizyjnej na chłodniejszy, niż jest w rzeczywistości.

Folia ma zaledwie 17,5 mikrometra grubości, około jednej piątej grubości ludzkiego włosa. Mimo to osiąga skuteczność ekranowania elektromagnetycznego na poziomie około 90 decybeli. W praktyce oznacza to, że blokuje ponad 99,9 proc. padających na nią fal z zakresów częstotliwości wykorzystywanych między innymi przez radary i systemy łączności. Jej wytrzymałość na rozciąganie wynosi przy tym 1,02 gigapaskala. To wynik porównywalny z wytrzymałością stali wysokiej jakości. Materiał zachował swoje właściwości także po kontakcie z wodą, wystawieniu na wysoką temperaturę i 500 pełnych cyklach zginania.

Gorący obiekt wygląda jak chłodny

Działanie folii naukowcy sprawdzili za pomocą kamery termowizyjnej. Próbkę położono na podłożu rozgrzanym do 100 st. Celsjusza. Zwykła folia z nanorurek wyglądała tak, jakby miała 86,4 st. W przypadku nowego materiału kamera wskazywała zaledwie 41,3 st. Przy temperaturze podłoża wynoszącej 300 st. różnica była jeszcze większa. Folia z samych nanorurek miała w obrazie termowizyjnym 244,2 st. , a folia hybrydowa –  108,9 st. 

Nie oznacza to, że materiał naprawdę chłodzi obiekt o ponad 100 st. Temperatura pozostaje wysoka. Zmienia się tylko ilość promieniowania podczerwonego docierającego do kamery.

Podobny efekt uzyskano w teście z ludzką dłonią. Jej temperatura wynosiła 33,3 st. Celsjusza, ale fragment przykryty folią kamera termowizyjna „widziała” jako mający 25,3°C –  mniej więcej tyle, co otoczenie.

Na modelu samolotu rozgrzanym do 82,8 st. kamera wskazywała 77,4 st. w przypadku zwykłej folii z nanorurek i 37,1 st. po zastosowaniu nowego materiału.

Możliwe zastosowania

Taka folia nie czyni obiektu niewidzialnym. Nie ukrywa go przed ludzkim wzrokiem ani przed wszystkimi rodzajami czujników. Może jednak utrudnić wykrycie w termowizji, zwłaszcza podczas obserwacji nocnej.

Jeśli uda się pokryć nią prawdziwy dron, samolot albo pojazd, ich rozgrzane elementy mogą mniej wyróżniać się na tle otoczenia. Ta sama warstwa może przy tym chronić elektronikę przed zakłóceniami elektromagnetycznymi.

Materiał może mieć również zastosowania cywilne. Elastyczne osłony tego typu można wykorzystać w telefonach, urządzeniach 5G i 6G, elektronice noszonej oraz składanych i wyginanych urządzeniach elektronicznych.

Na razie naukowcy wytwarzają jedynie niewielkie arkusze o wymiarach 13 na 5 cm. Kolejnym etapem będzie produkcja większych powierzchni i sprawdzenie, jak folia działa w prawdziwych urządzeniach.

„Kluczem do tej technologii jest połączenie nanomateriałów o różnych właściwościach, podobnie jak łączy się cegły i zaprawę. Dzięki temu możemy zachować zalety obu materiałów, a jednocześnie ograniczyć ich słabości” – mówi dr Taehoon Kim, kierownik zespołu z KIMS.

Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie Advanced Composites and Hybrid Materials.

Źródło

EurekAlert! A film thinner than a human hair blocks electromagnetic waves– and hides heat! https://www.eurekalert.org/news-releases/1144386

Choi, M., Park, K. T., Lim, D. J. i in. (2026). MXene as Conductive Mortar: Assembly of Ti3C2Tx and Carbon Nanotube Fibers into Multifunctional Films for EMI Shielding and Infrared Stealth. Advanced Composites and Hybrid Materials. DOI: 10.1007/s42114-026-02009-w.

• Nauki techniczne