ท่อนาโนคาร์บอน..วัตถุสีดำดูดกลืนแสงยอดเยี่ยม จากหลักการดังกล่าว ทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัยมิชิแกนจึงพัฒนาสารเคลือบวัตถุที่ต้องการอำพรางจากท่อนาโนคาร์บอนซึ่งมีสีดำสนิทและมีสมบัติดูดกลืนแสงได้อย่างดีเยี่ยม L. Jay Guo ศาสตราจารย์ภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้าและวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ มหาวิทยาลัยมิชิแกน กล่าวว่า “ด้วยความสามารถของท่อนาโนคาร์บอนที่ดูดกลืนแสงที่เข้ามาปะทะได้ถึง 99.99 เปอร์เซ็นต์นี่เองที่จะทำให้คุณเลือกใช้มันเพื่อซ่อนวัตถุสามมิติได้อย่างสมบูรณ์” ทดสอบแนวความคิด Guo และทีมพัฒนาสารเคลือบสำหรับยานหรือเครื่องบินทหารซึ่งทำจากท่อนาโนคาร์บอนที่มีความหนาเพียง 70 ไมครอนหรือประมาณครึ่งหนึ่งของความหนากระดาษ โดยทีมคาดหวังว่าสารเคลือบนี้จะดูดกลืนคลื่นเรดาร์และช่วยให้เครื่องบินที่เคลือบด้วยสารเคลือบนี้รอดพ้นจากการตรวจจับด้วยสัญญาณเรดาร์จากฝ่ายตรงข้ามได้ Guo กล่าวว่า กลุ่มของท่อนาโนคาร์บอนสามารถดูดกลืนแสงในช่วงคลื่นที่กว้างมากตั้งแต่คลื่นวิทยุ แสงที่มองเห็นได้ (Visible light) จนกระทั่งแสงยูวี
ในการทดลอง พวกเขาทดสอบแนวความคิดดังกล่าวด้วยการนำแผ่นซิลิคอนสองแผ่นมากัดเซาะให้เป็นรูปรถถังขนาดจิ๋วและมีลักษณะนูน (ภาพ a) ต่อมานำชิ้นงานทั้งสองแผ่นมาเคลือบด้วยท่อนาโนคาร์บอน (ภาพ b) และเลือกแผ่นใดแผ่นหนึ่งมากัดเซาะให้เป็นกรอบสี่เหลี่ยมรอบรถถังหลังจากเคลือบท่อนาโนคาร์บอนไปแล้วเพื่อใช้เป็นชิ้นงานเปรียบเทียบ (ภาพ c) จากนั้นนำชิ้นงานทั้งสองไปส่องดูด้วยกล้องจุลทรรศน์ จากภาพจะสังเกตเห็นว่ารถถังบนชิ้นงานทั้งสองหายไป (ภาพ e และ f) เหลือให้เห็นเพียงส่วนที่ไม่มีท่อนาโนคาร์บอนเคลือบอยู่ซึ่งก็คือกรอบรอบรถถังบนชิ้นงานเปรียบเทียบนั่นเอง (ภาพ f) ผลการทดลองจึงสรุปได้ว่า สารเคลือบท่อนาโนคาร์บอนสามารถดูดกลืนแสงที่สะท้อนออกมาจากวัตถุได้ดีจนทำให้เรามองไม่เห็นวัตถุได้แม้แต่วัตถุที่มีรูปทรงเป็นสามมิติ สารเคลือบชนิดใหม่ดูดกลืนแสงทั้งหมดได้อย่างไร Guo ให้เหตุผลว่า การที่ท่อนาโนคาร์บอนสามารถดูดกลืนแสงทั้งหมดได้นั้น พวกเขาจำเป็นต้องใช้ท่อนาโนคาร์บอนในปริมาณที่สูงรวมทั้งต้องสังเคราะห์ ปลูก จัดเรียงและเว้นระยะห่างให้ถูกต้อง (คล้ายกับการปลูกป่าด้วยท่อนาโนคาร์บอน) เพื่อที่จะทำให้ค่าดัชนีหักเหแสง (Refractive index, RI) ของสารเคลือบดังกล่าวมีค่าใกล้เคียงกับค่าดัชนีหักเหแสงของอากาศ นั่นหมายความว่า แสงที่เดินทางผ่านอากาศเข้ามาปะทะกับมันจะถูกดูดกลืนไปทั้งหมด ไม่เหลือแสงที่จะสะท้อนมาตกกระทบกับตัวรับภาพในดวงตาของเรา เราจึงมองเห็นวัตถุเป็นเพียงพื้นเรียบๆสีดำ ซึ่งเมื่อเราวางวัตถุทาบกับพื้นหลังสีดำวัตถุดังกล่าวก็จะล่องหนไปในที่สุดนั่นเอง ดังนั้นหากเรานำสารเคลือบนี้มาพ่น เคลือบ หรือทำสีให้กับเครื่องบิน ฝ่ายตรงข้ามก็จะมองไม่เห็นเครื่องบินดังกล่าวในเวลากลางคืน ทั้งยังไม่สามารถตรวจจับด้วยสัญญาณเรดาร์ได้อีกด้วย บทสรุป สารเคลือบที่ทำจากท่อนาโนคาร์บอนนี้เป็นได้มากกว่าผ้าคลุมสีดำที่ใช้ซ่อนวัตถุหรือซ่อนเครื่องบินจากท้องฟ้าเวลากลางคืน เพราะมันยังมีสมบัติในการดูดกลืนคลื่นเรดาร์ไม่ให้เครื่องบินถูกตรวจจับได้ซึ่งเหมาะที่จะนำไปใช้กับเทคโนโลยีอากาศยานล่องหน (Stealth) อีกด้วย แต่อย่างไรก็ตาม ขั้นตอนการสังเคราะห์ท่อนาโนคาร์บอนบนพื้นผิวของเครื่องบินโดยตรงยังไม่สามารถทำได้จริงในขณะนี้ เพราะขั้นตอนนี้ต้องใช้อุณหภูมิและความดันที่สูง รวมทั้งต้องทำในห้องที่มีขนาดเล็กกว่าเครื่องบินมาก แต่ Guo เชื่อว่า ยังมีความเป็นไปได้ที่เราจะสังเคราะห์ท่อนาโนคาร์บอนบนพื้นผิวของอนุภาคขนาดจิ๋วซึ่งสามารถนำไปใช้เป็นสารแขวนลอยที่ผสมอยู่ในสีที่ใช้เคลือบพื้นผิวของเครื่องบินแทนได้ งานวิจัยนี้ตีพิมพ์ในจดหมายฟิสิกส์ประยุกต์ (Applied Physics Letter) ข้อมูลน่ารู้ ระบบเรดาร์ทำงานอย่างไร
ระบบเรดาร์ทำงานโดยอาศัยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ส่งออกไป ถ้าคลื่นดังกล่าวปะทะกับวัตถุหรือของแข็งคล้ายเครื่องบินที่เดินทางใกล้เข้ามา คลื่นก็จะสะท้อนจากเป้าหมายกลับมายังเครื่องรับสัญญาณเพื่อสร้างรหัสประจำตัวของวัตถุที่พบและประมวลผลจากคลื่นที่สะท้อนกลับมาโดยแสดงข้อมูลทั้งขนาด ระยะทาง และความเร็วของวัตถุไปยังหน้าจอภาพ เมื่อฝ่ายที่ปล่อยสัญญาณเรดาร์ได้รับข้อมูลของวัตถุเป้าหมายแล้ว พวกเขาก็จะทำลายเครื่องบินเป้าหมายกลางอากาศด้วยการขีปนาวุธ (anti-aircraft missile) ในทันที อย่างไรก็ตาม ในปัจจุบันมีการนำเทคโนโลยีอากาศยานล่องหน (Stealth) มาช่วยออกแบบเครื่องบินจู่โจมหรือเครื่องบินขับไล่ทางทหารเพื่อให้สามารถหลบหลีกระบบเรดาร์ได้ ยกตัวอย่างเช่น ออกแบบลำตัวของเครื่องบินไม่ให้มีlแนวตั้งฉาก (Perpendicular section) ที่จะทำให้คลื่นเรดาร์สามารถสะท้อนกลับไปยังตัวรับสัญญาณ หรือ ออกแบบให้เครื่องบินมีสีเข้มโดยทาหรือเคลือบสีผิวของเครื่องบินให้เป็นสีดำหรือสีน้ำเงินเข้มเพื่อซ่อนตัวจากการมองเห็น เป็นต้น แหล่งข้อมูลอ้างอิง 'Perfect black' coating can render a 3D object flat, raises intriguing dark veil possibility in astronomy : http://www.eecs.umich.edu/eecs/about/articles/2011/guo-camouflage.html Nano Paint Could Make Airplanes Invisible to Radar : http://www.technologyreview.com/article/39238/?mod=chthumb Carbon Nanotube Stealth Paint Could Make Any Object Ultra-Black : http://www.popsci.com/technology/article/2011-12/paint-imbued-carbon-nanotubes-could-make-any-object-absorb-broad-spectrum-light ข้อมูลเพิ่มเติม How does stealth technology work? : http://science.howstuffworks.com/question69.htm How Radar Works? : http://science.howstuffworks.com/radar.htm Visual Pathway : http://www.cog.brown.edu/courses/cg0001/lectures/visualpaths.html แหล่งภาพ http://nivea.psycho.univ-paris5.fr/FeelingSupplements/LightAndTheEye.htm http://www.aviation2.net/radar.html | |||||||||
| แก้ไขล่าสุดเมื่อ ( 17 February 2012 ) | |||||||||
ท่อนาโนคาร์บอน..วัตถุสีดำดูดกลืนแสงยอดเยี่ยม จากหลักการดังกล่าว ทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัยมิชิแกนจึงพัฒนาสารเคลือบวัตถุที่ต้องการอำพรางจากท่อนาโนคาร์บอนซึ่งมีสีดำสนิทและมีสมบัติดูดกลืนแสงได้อย่างดีเยี่ยม L. Jay Guo ศาสตราจารย์ภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้าและวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ มหาวิทยาลัยมิชิแกน กล่าวว่า “ด้วยความสามารถของท่อนาโนคาร์บอนที่ดูดกลืนแสงที่เข้ามาปะทะได้ถึง 99.99 เปอร์เซ็นต์นี่เองที่จะทำให้คุณเลือกใช้มันเพื่อซ่อนวัตถุสามมิติได้อย่างสมบูรณ์” ทดสอบแนวความคิด Guo และทีมพัฒนาสารเคลือบสำหรับยานหรือเครื่องบินทหารซึ่งทำจากท่อนาโนคาร์บอนที่มีความหนาเพียง 70 ไมครอนหรือประมาณครึ่งหนึ่งของความหนากระดาษ โดยทีมคาดหวังว่าสารเคลือบนี้จะดูดกลืนคลื่นเรดาร์และช่วยให้เครื่องบินที่เคลือบด้วยสารเคลือบนี้รอดพ้นจากการตรวจจับด้วยสัญญาณเรดาร์จากฝ่ายตรงข้ามได้ Guo กล่าวว่า กลุ่มของท่อนาโนคาร์บอนสามารถดูดกลืนแสงในช่วงคลื่นที่กว้างมากตั้งแต่คลื่นวิทยุ แสงที่มองเห็นได้ (Visible light) จนกระทั่งแสงยูวี
ในการทดลอง พวกเขาทดสอบแนวความคิดดังกล่าวด้วยการนำแผ่นซิลิคอนสองแผ่นมากัดเซาะให้เป็นรูปรถถังขนาดจิ๋วและมีลักษณะนูน (ภาพ a) ต่อมานำชิ้นงานทั้งสองแผ่นมาเคลือบด้วยท่อนาโนคาร์บอน (ภาพ b) และเลือกแผ่นใดแผ่นหนึ่งมากัดเซาะให้เป็นกรอบสี่เหลี่ยมรอบรถถังหลังจากเคลือบท่อนาโนคาร์บอนไปแล้วเพื่อใช้เป็นชิ้นงานเปรียบเทียบ (ภาพ c) จากนั้นนำชิ้นงานทั้งสองไปส่องดูด้วยกล้องจุลทรรศน์ จากภาพจะสังเกตเห็นว่ารถถังบนชิ้นงานทั้งสองหายไป (ภาพ e และ f) เหลือให้เห็นเพียงส่วนที่ไม่มีท่อนาโนคาร์บอนเคลือบอยู่ซึ่งก็คือกรอบรอบรถถังบนชิ้นงานเปรียบเทียบนั่นเอง (ภาพ f) ผลการทดลองจึงสรุปได้ว่า สารเคลือบท่อนาโนคาร์บอนสามารถดูดกลืนแสงที่สะท้อนออกมาจากวัตถุได้ดีจนทำให้เรามองไม่เห็นวัตถุได้แม้แต่วัตถุที่มีรูปทรงเป็นสามมิติ สารเคลือบชนิดใหม่ดูดกลืนแสงทั้งหมดได้อย่างไร Guo ให้เหตุผลว่า การที่ท่อนาโนคาร์บอนสามารถดูดกลืนแสงทั้งหมดได้นั้น พวกเขาจำเป็นต้องใช้ท่อนาโนคาร์บอนในปริมาณที่สูงรวมทั้งต้องสังเคราะห์ ปลูก จัดเรียงและเว้นระยะห่างให้ถูกต้อง (คล้ายกับการปลูกป่าด้วยท่อนาโนคาร์บอน) เพื่อที่จะทำให้ค่าดัชนีหักเหแสง (Refractive index, RI) ของสารเคลือบดังกล่าวมีค่าใกล้เคียงกับค่าดัชนีหักเหแสงของอากาศ นั่นหมายความว่า แสงที่เดินทางผ่านอากาศเข้ามาปะทะกับมันจะถูกดูดกลืนไปทั้งหมด ไม่เหลือแสงที่จะสะท้อนมาตกกระทบกับตัวรับภาพในดวงตาของเรา เราจึงมองเห็นวัตถุเป็นเพียงพื้นเรียบๆสีดำ ซึ่งเมื่อเราวางวัตถุทาบกับพื้นหลังสีดำวัตถุดังกล่าวก็จะล่องหนไปในที่สุดนั่นเอง ดังนั้นหากเรานำสารเคลือบนี้มาพ่น เคลือบ หรือทำสีให้กับเครื่องบิน ฝ่ายตรงข้ามก็จะมองไม่เห็นเครื่องบินดังกล่าวในเวลากลางคืน ทั้งยังไม่สามารถตรวจจับด้วยสัญญาณเรดาร์ได้อีกด้วย บทสรุป สารเคลือบที่ทำจากท่อนาโนคาร์บอนนี้เป็นได้มากกว่าผ้าคลุมสีดำที่ใช้ซ่อนวัตถุหรือซ่อนเครื่องบินจากท้องฟ้าเวลากลางคืน เพราะมันยังมีสมบัติในการดูดกลืนคลื่นเรดาร์ไม่ให้เครื่องบินถูกตรวจจับได้ซึ่งเหมาะที่จะนำไปใช้กับเทคโนโลยีอากาศยานล่องหน (Stealth) อีกด้วย แต่อย่างไรก็ตาม ขั้นตอนการสังเคราะห์ท่อนาโนคาร์บอนบนพื้นผิวของเครื่องบินโดยตรงยังไม่สามารถทำได้จริงในขณะนี้ เพราะขั้นตอนนี้ต้องใช้อุณหภูมิและความดันที่สูง รวมทั้งต้องทำในห้องที่มีขนาดเล็กกว่าเครื่องบินมาก แต่ Guo เชื่อว่า ยังมีความเป็นไปได้ที่เราจะสังเคราะห์ท่อนาโนคาร์บอนบนพื้นผิวของอนุภาคขนาดจิ๋วซึ่งสามารถนำไปใช้เป็นสารแขวนลอยที่ผสมอยู่ในสีที่ใช้เคลือบพื้นผิวของเครื่องบินแทนได้ งานวิจัยนี้ตีพิมพ์ในจดหมายฟิสิกส์ประยุกต์ (Applied Physics Letter) ข้อมูลน่ารู้ ระบบเรดาร์ทำงานอย่างไร
ระบบเรดาร์ทำงานโดยอาศัยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ส่งออกไป ถ้าคลื่นดังกล่าวปะทะกับวัตถุหรือของแข็งคล้ายเครื่องบินที่เดินทางใกล้เข้ามา คลื่นก็จะสะท้อนจากเป้าหมายกลับมายังเครื่องรับสัญญาณเพื่อสร้างรหัสประจำตัวของวัตถุที่พบและประมวลผลจากคลื่นที่สะท้อนกลับมาโดยแสดงข้อมูลทั้งขนาด ระยะทาง และความเร็วของวัตถุไปยังหน้าจอภาพ เมื่อฝ่ายที่ปล่อยสัญญาณเรดาร์ได้รับข้อมูลของวัตถุเป้าหมายแล้ว พวกเขาก็จะทำลายเครื่องบินเป้าหมายกลางอากาศด้วยการขีปนาวุธ (anti-aircraft missile) ในทันที อย่างไรก็ตาม ในปัจจุบันมีการนำเทคโนโลยีอากาศยานล่องหน (Stealth) มาช่วยออกแบบเครื่องบินจู่โจมหรือเครื่องบินขับไล่ทางทหารเพื่อให้สามารถหลบหลีกระบบเรดาร์ได้ ยกตัวอย่างเช่น ออกแบบลำตัวของเครื่องบินไม่ให้มีlแนวตั้งฉาก (Perpendicular section) ที่จะทำให้คลื่นเรดาร์สามารถสะท้อนกลับไปยังตัวรับสัญญาณ หรือ ออกแบบให้เครื่องบินมีสีเข้มโดยทาหรือเคลือบสีผิวของเครื่องบินให้เป็นสีดำหรือสีน้ำเงินเข้มเพื่อซ่อนตัวจากการมองเห็น เป็นต้น แหล่งข้อมูลอ้างอิง 'Perfect black' coating can render a 3D object flat, raises intriguing dark veil possibility in astronomy : http://www.eecs.umich.edu/eecs/about/articles/2011/guo-camouflage.html Nano Paint Could Make Airplanes Invisible to Radar : http://www.technologyreview.com/article/39238/?mod=chthumb Carbon Nanotube Stealth Paint Could Make Any Object Ultra-Black : http://www.popsci.com/technology/article/2011-12/paint-imbued-carbon-nanotubes-could-make-any-object-absorb-broad-spectrum-light ข้อมูลเพิ่มเติม How does stealth technology work? : http://science.howstuffworks.com/question69.htm How Radar Works? : http://science.howstuffworks.com/radar.htm Visual Pathway : http://www.cog.brown.edu/courses/cg0001/lectures/visualpaths.html แหล่งภาพ http://nivea.psycho.univ-paris5.fr/FeelingSupplements/LightAndTheEye.htm http://www.aviation2.net/radar.html | |||||||||
| แก้ไขล่าสุดเมื่อ ( 17 February 2012 ) | |||||||||
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น