Изследователи от Илинойския университет в Ърбана-Шампейн и Техническия университет на Дания разработиха триизмерен топлинен плащ, който разсейва топлината около даден обект и скрива неговата топлинна сигнатура практически от всички посоки. Разработката не само маскира обекта за инфрачервените камери, но и поддържа вътре в него стабилна температура, предпазвайки го от прегряване и охлаждане.

Досега експерименталните топлинни плащове можеха да работят само при ограничени условия, например върху плоски повърхности или при въздействие на топлина от една предварително зададена посока. Ако източникът на топлина променяше положението си, скритият обект отново ставаше забележим на термокамерата. Освен това повечето съществуващи решения се базираха на компютърни модели и не позволяваха реализирането на пълноценна триизмерна конструкция.

За да преодолеят тези ограничения, учените използваха принципите на трансформационната термодинамика — подход, позволяващ математически да се изчисли как трябва да се разпространява топлинният поток около обекта, така че външното температурно поле да остане непроменено. Въз основа на тези изчисления изследователите създадоха триизмерен решетъчен метаматериал, способен да насочва топлината в заобикаляне на защитената зона, след което да я връща на първоначалната ѝ траектория.

конструкцията

Конструкцията представлява хибридна решетка от два материала с различна топлопроводимост. Високопроводящите канали бяха отпечатани на 3D принтер от алуминий, а останалите кухини са запълнени с еластичен материал, който провежда топлината по-бавно.

Чрез промяна на формата и разположението на елементите на решетката изследователите постигнаха това, че различните участъци от конструкцията провеждат топлината по различен начин, оформяйки необходимата траектория на топлинния поток.

Работата на устройството бе проверена в лаборатория, като плащът бе поставен между гореща и студена зона. Инфрачервената камера показа, че топлината заобикаля скрития обект и продължава да се разпространява така, сякаш препятствието не съществува, а вътре в конструкцията се запазва стабилна температура. След това учените усложниха експеримента, скривайки вътре в плаща обемни обекти със сложна форма, включително модели на човешка глава. Във всички случаи топлинната сигнатура оставаше почти незабележима.

Технологията може да намери приложение в системите за охлаждане на електрониката и микрочиповете, зашитата на оборудването, работещо при екстремни температури, а също и в отбранителната сфера за намаляване видимостта на обектите в инфрачервения диапазон. В бъдеще изследователите планират да създадат активни топлинни плащове, които ще могат не само да пренасочват топлината, но и динамично да управляват нейното разпределение в зависимост от външните условия и собственото топлоотдаване на обекта.