加州大学洛杉矶分校的材料科学家已经开发出了一类光学材料，用于控制如何从物体引导热量辐射。类似于重叠百叶窗引导可见光穿过窗户的角度的方式，这一突破涉及利用一类特殊的材料来操纵热辐射如何穿过此类材料。

最近发表在《科学》杂志上的这项进展可以用来提高能量转换系统的效率，并实现更有效的传感和检测技术。

加州大学洛杉矶分校萨穆利分校材料科学与工程学助理教授Aaswath Raman说：“我们的目标是表明我们可以有效地将热辐射(所有物体散发出来的热量以电磁波形式发散)朝相同的方向传播。”工程学院。“这项进展为一系列技术提供了新功能，这些技术取决于以热辐射形式控制热流的能力。这包括依赖于热源或对其进行检测的成像和传感应用以及能源应用，例如作为太阳能加热，废热回收和辐射冷却的手段，限制热流的方向性可以提高性能。”

每个物体都以光的形式散发热量，这种现象称为热辐射。熟悉的示例包括灯泡中的灯丝，烤面包机中的发光线圈，甚至是来自太阳的自然光。从您所穿的衣服到您周围的墙壁，还可以在我们的皮肤和常见物体上检测到这种现象。

在地球上，对于处于环境温度下的物体到适度高温的物体，大部分发射的热辐射驻留在光谱的红外部分。

以前，一项根本性的挑战已阻止材料将其热量沿宽范围的特定方向引导，以确保散发足够量的热量。为了解决这个难题，研究人员使用纳米光子材料创建了一个新的理论框架。该团队首次证明了这种新型的有效材料可以使宽范围的热辐射散布在预定角度上。

这项研究的第一作者，加州大学洛杉矶分校材料科学与工程专业的毕业生金旭说：“为证明这一概念，我们对几种氧化物材料进行了分层，每种氧化物材料都可操纵不同波长的红外光，并将大部分热量散发到相同的固定角度。”学生。“此外，我们使用的氧化物很常见，因此在材料生产中供应不会成为问题。”

引导热量的材料类别称为“ε近零”或ENZ材料。研究人员称他们的新材料为梯度ENZ材料。他们演示了两个这样的材料样本，它们可以在较宽的带宽上辐射热辐射到窄的角度带-分别从60°到75°和70°到85°。

使用红外热像仪，可以看到用梯度ENZ材料涂覆的硅片的辐射角。从大多数角度看，加热后的光碟似乎很冷，类似于热像仪下铝等抛光金属的外观。但是，以设计的特定角度查看时，较高的热信号可能会出现在光盘上。