Исследователи в США и Дании разработали первый трехмерный тепловой плащ-невидимку, способный скрывать объекты от инфракрасных камер и защищать их от экстремальных температур. Результаты работы опубликованы в научном журнале Nature Communications.
Инфракрасные камеры фиксируют температурные паттерны, что позволяет обнаруживать людей и оборудование по их тепловому следу. Новая разработка направляет тепловые потоки в обход скрываемой области, из-за чего на термограмме объект выглядит так, будто его вовсе нет на этом месте. Испытания подтвердили, что устройство эффективно функционирует с трехмерными объектами сложной формы.
Создание гибридной структуры из алюминия и резины
Предыдущие экспериментальные прототипы могли перенаправлять тепло исключительно в двух измерениях или вдоль строго определенного направления. Чтобы преодолеть эти ограничения, авторы обратились к принципам термодинамической трансформационной оптики — научной дисциплины, изучающей управление тепловыми потоками с помощью специализированных материалов. Команда создала решетчатую структуру с независимой регулировкой свойств по трем пространственным осям.
Для изготовления каркаса инженеры использовали технологию металлической 3D-печати. Они применили гибридный материал, объединивший высокопроводящую алюминиевую решетку и заполняющий полости полимерный резиноподобный материал с низкими изолирующими свойствами.
Шелли Чжан заявила: «Настоящий тепловой плащ должен работать независимо от того, откуда поступает тепло; наше устройство может скрыть сложный трехмерный объект в бесконечном числе направлений, сохраняя температуру внутри стабильной и защищенной».
Результаты испытаний в лаборатории Иллинойсского университета
В ходе лабораторных экспериментов исследователи размещали образцы между зонами с высокой температурой и ледяной водой. Тепловизионная съемка подтвердила, что внешние температурные линии за пределами плаща оставались ровными и невозмущенными, а внутренняя часть защищенной зоны сохраняла стабильную температуру.
Ученые успешно скрыли от инфракрасного наблюдения сложные объемные фигуры, включая геометрию, напоминающую человеческую голову. Исследование провели специалисты Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне и Технического университета Дании.
Перспективы применения и нерешенные задачи маскировки
Технология открывает возможности для управления температурой микрочипов, охлаждения чувствительной электроники в экстремальных условиях и создания новых систем маскировки. Потенциальные сферы применения охватывают электронную промышленность, аэрокосмическую отрасль и защитные системы.
Шелли Чжан отметила: «Любая область, которая нуждается в точном контроле тепла или защите чего-либо от теплового обнаружения, может извлечь выгоду из этой работы. Но мы смотрим на это и шире: речь идет о сокрытии и защите информации, которая переносится теплом».
В настоящее время устройство перенаправляет лишь внешнее тепло. Следующим этапом исследований станет разработка покрытий, способных скрывать объекты, которые генерируют собственную тепловую энергию.
Читайте также
