中國科學家研發了一種以火甲蟲為靈感的高速度紅外傳感器,這一突破可能為新一代監控系統提供支持,並有潛力超越美國軍方計劃中的「Golden Dome」導彈防禦盾。
來自中國科學院上海技術物理研究所與同濟大學的研究人員表示,這種新型傳感器的速度是現有技術的 20,000 倍,能夠在煙霧、塵埃或霧霾等極端環境中檢測運動和熱量。
根據《南華早報》的報導,紅外感測對於在能見度低的情況下識別威脅至關重要。軍事、消防和工業操作都使用這項技術來追蹤運動、尋找熱源以及在黑暗中導航。
中國團隊以火甲蟲為靈感,這種甲蟲擁有特別的熱感應器官,可以在幾百公里外感知森林火災。這種能力幫助甲蟲找到最佳的產卵地點。根據這一思路,胡偉達教授和苗金水教授帶領團隊創造了一種晶體管。
他們使用了兩種主要材料:能良好吸收紅外光的二硒化鈀(PdSe₂)和類似甲蟲感知系統的有機半導體五苯(pentacene)。
該設備在中紅外範圍內運行,能夠檢測極低的熱量。在模擬野火場景中進行測試時,溫度達到 927 攝氏度(1,700°F),該傳感器能以近 95% 的準確率追蹤火焰運動並儲存熱量模式。
這使其成為夜視、火災檢測、工業安全和防禦監控的有力候選者。
在相關研究中,研究人員還構建了一種使用黑磷和硒化銦(BP/InSe)的第二種設備,該設備達到了僅 0.5 微秒的光子記憶速度。與只能捕捉模糊信號的舊設備相比,這一系統能夠儲存 17 個紅外目標的精確數據點。
研究人員表示,這種速度和清晰度在軍事應用中如導彈防禦和高速瞄準方面可能會非常有用。這些傳感器還經過實時記憶和圖像識別的測試,為自動化無人機、衛星或地面導彈系統的整合打開了大門。
這些技術可以形成一個覆蓋陸地、海洋和空間的高響應紅外監控網絡。
儘管尚未正式宣布任何軍事應用,但研究表明,這種以火甲蟲為靈感的傳感器可能會被加入中國的 HQ-17AE 導彈防禦系統中,使其能夠在沙塵暴或夜間戰鬥等惡劣環境中攔截威脅。
更快的基於 BP/InSe 的晶片可以支持戰艦或航母上的電磁炮瞄準。
這項研究的發表恰逢美國總統唐納德·特朗普宣布「Golden Dome」,這是一個提議中的數十億美元的導彈防禦盾,將由太空衛星和紅外傳感器組成。然而,這些系統將依賴傳統的矽基傳感器,中國研究人員認為這些傳感器無法匹敵其新設備的速度和精度。
近期在《自然通訊》和《光:科學與應用》上的研究顯示,將感測、記憶和處理功能整合到單一單元中可以降低延遲、節省能源,並實現實時操作。
這些優勢對未來的無人機機隊、自駕車和在挑戰性環境中的邊緣計算至關重要。
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