Hierarkisk design och skalbar produktion av strålningskylande film med multispektral kamouflage

Hålla sig sval samtidigt som man förblir osynlig

I takt med att värmeböljor blir vanligare och övervakningsteknikerna mer sofistikerade ökar behovet av material som både kan hålla människor och utrustning svala och hjälpa dem att undvika upptäckt. I denna studie beskrivs en ny typ av tunn plast- och metallfilm som kan avleda värme ut i rymden samtidigt som den döljer sina infraröda och laserrelaterade signaturer, och som till och med kan få färg för att smälta in i vardagliga miljöer som väggar, sand eller buskage.

Utmaningen: värme och maskering

Föremål utomhus, från människor och tält till elektroniska apparater, ställs inför två konkurrerande krav. För komfort och säkerhet bör de avge överskottsvärme, särskilt när globala temperaturer stiger. Samtidigt kräver många situationer kamouflage mot värmekameror och laserbaserade detektorer som söker efter värme eller laserreflektioner i specifika infraröda band. Konventionella kylmaterial lyser ofta starkt i just de våglängder som värmebilder bevakar, vilket gör mål lätta att upptäcka. Omvänt tenderar traditionella stealth-beläggningar att fånga värme, vilket leder till överhettning eller ökad energiförbrukning för kylning.

En film byggd från molekyler uppåt

Forskarna närmade sig denna konflikt genom att designa ett material som selektivt bestämmer vilka infraröda våglängder det avger och reflekterar. De screenade först vanliga organiska byggstenar för att hitta polymera kemiska grupper vars bindningsvibrationer absorberar och emitterar främst i ”icke-upptäckbara” infraröda fönster, samtidigt som de förblir tysta i de vågband som mest används för termisk avkänning. Detta ledde dem till en välkänd polymer: polyamid 66, även kallad nylon 66. När nylon 66 bearbetas på lämpligt sätt visar den stark infraröd aktivitet bara i noggrant utvalda intervall och har dessutom ett absorptionsdrag nära en vanlig militär laser-våglängd på 10,6 mikrometer, vilket är lämpligt för att försvaga laseråterkast.

Från nanofibrer till storskaliga rullar

Med hjälp av roll-to-roll elektrospinning producerade teamet meterskala ”X-filmer” bestående av en mycket tunn, slumpmässigt ihoptrasslad matta av nylon 66-nanofibrer lagd ovanpå en aluminiumfoliesubstrat. Nanofibrerna är cirka 100 nanometer i diameter, tillräckligt små för att i princip inte sprida mellan-infrarött ljus; istället formar nylons molekylära vibrationer spektret. Mätningar visar att genom att stämma av nylonlagrets tjocklek reflekterar filmerna starkt i huvudbanden för termisk avbildning, emitterar starkt i de icke-atmosfäriska fönstren som kastar värme ut i rymden, och absorberar effektivt vid 10,6 mikrometer för laserkamouflage. Eftersom fibrerna är slumpmässigt staplade ändras den infraröda responsen mycket lite från −60° till 60° betraktningsvinkel, en fördel för rörliga observatörer och mål.

Färg, komfort och kamouflage

För att göra filmerna praktiska i verkliga landskap tillsatte författarna synliga pigment som knappt interagerar med mellan-infrarött ljus. Genom att spraya små mängder järnbaserade pigment på den vita filmen framställdes en palett av färger—rött, gult, blått, bruna och gröna nyanser—samtidigt som den selektiva infraröda beteendet bevarades. Laboratorie- och utomhustester med uppvärmda plattor visade att alla X-filmer minskade sin upplevda temperatur på termiska kameror jämfört med blottade ytor, men ändå kylde 5–12 °C mer än ren aluminiumfolie genom att avge värme via de icke-upptäckbara fönstren. Den bästa balansen mellan kamouflage och kylning uppnåddes med nylonlager 30–75 mikrometer tjocka. När de monterades på bomullsplagg och bars av uppvärmda skyltdockor och en försöksperson matchade X-filmstygerna samtidigt buskage i visuella bilder, smälte in i bakgrunden i termiska bilder och höll det underliggande ”huden” svalare än aluminiumbelagda tyger.

Tålighet för verklig användning

För fältanvändning är hållbarhet lika viktig som optisk prestanda. Teamet laminerade filmerna med ett tunt polyetenköver, som är transparent i mellan-infrarött och inte stör det skräddarsydda spektret. Dessa inkapslade filmer klarade extrem kyla och värme, sura och alkaliska lösningar, vattenflöde, UV-exponering och kraftig vind med mindre än 1 % masstillväxt och nästan ingen förskjutning i infraröd reflektans. Rep- och nötningstester visade på samma sätt att de belagda filmerna står emot hantering och slitage, vilket stöder deras lämplighet för kläder, skydd för elektronik, tält och annan uteutrustning.

Vad detta betyder framöver

Enkelt uttryckt har författarna skapat ett flexibelt, lågt kostnadsblad som låter värme avges i ”säkra” infraröda band samtidigt som det döljer sig i de band som värmekameror och lasrar använder för att hitta mål. Eftersom det kan rullas ut över stora ytor, färgas för att matcha olika omgivningar och ses från många vinklar utan att förlora sin verkan, pekar denna strålningskylande film mot en praktisk ny familj av material för att hålla sig sval och osynlig i en varmare, sensorfylld värld.

Citering: 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

Nyckelord: strålningskyldning, infrarött kamouflage, multispektral stealth, polymerfilmer, termisk hantering