Исследование инженеров Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне и Технического университета Дании опубликовано в журнале Nature Communications. Команда создала трехмерный тепловой плащ, который маскирует предметы сложной формы при нагреве с разных направлений. Устройство изготовили и проверили в лаборатории, а не только рассчитали на компьютере.
Тепловизор распознает распределение инфракрасного излучения, связанного с температурой поверхности. Если объект нарушает движение тепла, вокруг него возникает характерный рисунок из более горячих и холодных областей. По такому следу можно понять, что внутри среды находится постороннее тело.
Как плащ прячет тепловой след
Новая оболочка не просто закрывает предмет теплоизоляцией. Она перенаправляет поток тепла вокруг внутренней области, а затем возвращает его на прежний путь. Снаружи температурное поле, распределение температуры в пространстве, остается почти таким же, каким было бы без спрятанного объекта. Внутри плаща температура при этом меняется значительно слабее.
Основой устройства стала трехмерная решетка из материалов, которые проводят тепло по-разному. Металлическая часть быстро переносит энергию, а мягкий полимер, материал с низкой теплопроводностью, замедляет этот процесс. Изменяя форму и расположение элементов, инженеры задали теплу нужный маршрут сразу в трех измерениях.
Ранее такие системы обычно работали на плоских моделях, простых формах или при одном направлении нагрева. Новая конструкция окружает объемный объект и сохраняет маскирующий эффект при движении тепла с разных сторон. В одном из опытов исследователи спрятали область в форме яблока внутри оболочки, напоминающей грушу. Они также создали модели плащей для гораздо более сложных поверхностей, включая форму человеческого лица.
Где пригодится тепловая невидимость
Разработка может помочь управлять нагревом микросхем и защищать чувствительную электронику от температурных перепадов. Еще одно возможное применение — тепловая маскировка оборудования, которое требуется скрыть от инфракрасного наблюдения или сохранить в суровых условиях.
Однако до полноценного плаща-невидимки из фантастики технологии далеко. Нынешняя версия работает прежде всего с теплом, поступающим извне, и пока не умеет полноценно маскировать объект, который сам постоянно выделяет энергию. На следующем этапе ученые хотят создать активные системы, способные по команде собирать, рассеивать и перенаправлять тепло.
Ранее Наука Mail рассказала о растяжимом дисплее, который сохраняет форму текста и изображений даже при сильной деформации.