Progettazione gerarchica e produzione scalabile di pellicola per raffreddamento radiativo con mimetizzazione multispettrale

Mantenersi freschi restando nascosti

Con l’aumento delle ondate di calore e l’evoluzione delle tecnologie di sorveglianza, cresce la necessità di materiali in grado sia di mantenere fresche persone e apparecchiature sia di aiutarle a evitare di essere rilevate. Questo studio presenta un nuovo tipo di pellicola sottile in plastica e metallo che può irradiare calore verso lo spazio pur camuffando le sue firme infrarosse e laser, e che può anche essere colorata per confondersi con ambienti quotidiani come muri, sabbia o cespugli.

La sfida del calore e del nascondersi

Gli oggetti all’aperto, dalle persone e tende ai dispositivi elettronici, affrontano due esigenze in competizione. Per comfort e sicurezza dovrebbero rilasciare il calore in eccesso, soprattutto con l’aumento delle temperature globali. Allo stesso tempo, molte situazioni richiedono mimetizzazione dai sensori termici e dai rivelatori laser che cercano calore o riflessioni laser in bande infrarosse specifiche. I materiali tradizionali per il raffreddamento brillano proprio nelle lunghezze d’onda osservate dagli imager termici, rendendo i bersagli facili da individuare. Al contrario, i rivestimenti stealth convenzionali spesso intrappolano il calore, causando surriscaldamento o un uso maggiore di energia per il raffreddamento.

Una pellicola costruita a partire dalle molecole

I ricercatori hanno affrontato questo conflitto progettando un materiale selettivo sulle lunghezze d’onda infrarosse che emette e riflette. Hanno inizialmente esaminato blocchi organici comuni per identificare gruppi chimici di polimeri le cui vibrazioni dei legami assorbono ed emettono principalmente in finestre infrarosse «non rilevabili», restando silenziosi nelle bande maggiormente impiegate per il rilevamento termico. Ciò li ha portati a un polimero noto: il poliammide 66, noto anche come nylon 66. Se lavorato in modo appropriato, il nylon 66 mostra una forte attività infrarossa solo in intervalli selezionati e presenta inoltre una caratteristica di assorbimento vicina a una comune lunghezza d’onda laser militare di 10,6 micrometri, ideale per attenuare i ritorni laser.

Dai nanofilamenti a rotoli su vasta scala

Usando l’electrospinning roll-to-roll, il team ha prodotto «X-film» su scala metrica costituiti da un tappeto molto sottile e casualmente aggrovigliato di nanofilamenti di nylon 66 sovrapposto a un substrato in foglio di alluminio. I nanofilamenti hanno un diametro di circa 100 nanometri, così piccoli da disperdere pochissimo la luce nell’infrarosso medio; è invece la vibrazione molecolare del nylon a modulare lo spettro. Le misure mostrano che, regolando lo spessore del nylon, le pellicole riflettono fortemente nelle principali bande di imaging termico, emettono intensamente nelle bande non atmosferiche che scaricano calore verso lo spazio e assorbono in modo efficiente a 10,6 micrometri per la mimetizzazione laser. Poiché le fibre sono impilate in modo casuale, la risposta infrarossa cambia molto poco per angoli di visuale da −60° a 60°, un vantaggio per osservatori e bersagli in movimento.

Colore, comfort e mimetizzazione

Per rendere le pellicole pratiche nei paesaggi reali, gli autori hanno aggiunto pigmenti visibili che interagiscono minimamente con la radiazione nell’infrarosso medio. Spruzzando piccole quantità di pigmenti a base di ferro sulla pellicola bianca, hanno ottenuto una palette di colori — rosso, giallo, blu, marroni e verdi — preservando il comportamento infrarosso selettivo. Test di laboratorio e all’aperto con piastre riscaldate hanno mostrato che tutte le X-film riducevano la temperatura apparente nelle immagini termiche rispetto a superfici scoperte, pur raffreddando comunque 5–12 °C in più rispetto al semplice foglio di alluminio, irradiando calore attraverso le finestre non rilevabili. Il miglior equilibrio tra mimetizzazione e raffreddamento è stato ottenuto con strati di nylon di spessore compreso tra 30 e 75 micrometri. Montate su indumenti di cotone e indossate da manichini riscaldati e da un soggetto umano, le stoffe X-film corrispondevano contemporaneamente alla vegetazione nelle immagini visibili, si mimetizzavano nello sfondo nelle immagini termiche e mantenevano la «pelle» sottostante più fresca rispetto a tessuti rivestiti in alluminio.

Resistere all’uso nel mondo reale

Per l’impiego sul campo, la durabilità è importante quanto le prestazioni ottiche. Il team ha laminato le pellicole con una sottile copertura in polietilene, trasparente nell’infrarosso medio e che non altera lo spettro calibrato. Queste pellicole incapsulate hanno resistito a freddo e calore estremi, a soluzioni acide e alcaline, a lavaggi con acqua, all’esposizione UV e a forti venti con meno dell’1% di variazione di massa e praticamente nessuno spostamento nella riflettanza infrarossa. Prove di graffi e abrasioni hanno mostrato analogamente che le pellicole rivestite possono sopportare manipolazione e usura, supportando la loro idoneità per abbigliamento, coperture per elettronica, tende e altri equipaggiamenti da esterno.

Cosa significa per il futuro

In termini semplici, gli autori hanno creato una lastra flessibile e a basso costo che permette al calore di uscire in bande infrarosse «sicure» mentre si nasconde nelle bande usate dalle camere termiche e dai laser per individuare i bersagli. Poiché può essere srotolata su ampie superfici, colorata per adattarsi a diversi ambienti e osservata da molti angoli senza perdere efficacia, questa pellicola per il raffreddamento radiativo indica una nuova famiglia di materiali pratica per restare freschi e invisibili in un mondo che si riscalda e sempre più ricco di sensori.

Citazione: Jiang, Y., Wang, B., An, Y. et al. Hierarchical design and scalable production of radiative cooling film featuring multispectral camouflage. Nat Commun 17, 2253 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-69045-4

Parole chiave: raffreddamento radiativo, mimetizzazione a infrarossi, furtività multispettrale, pellicole polimeriche, gestione termica