Исследователи разработали и испытали, по их словам, первую трёхмерную тепловую маскировочную оболочку. Она скрывает предметы от инфракрасной камеры и одновременно защищает внутреннюю область от экстремальных температур. В отличие от прежних плоских или однонаправленных устройств, новая конструкция работает с тепловым потоком независимо от его направления и подходит для объектов сложной формы.
Работу выполнили Шелли Чжан, Вэйчэнь Ли и Ибо Ван из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне совместно с Оле Сигмундом из Технического университета Дании. Статья опубликована в Nature Communications.
Команда использовала принципы transformation thermotics — подхода, который описывает управление теплом с помощью специально устроенных материалов. Решением стала решётчатая структура, параметры которой можно независимо менять вдоль трёх направлений. Это расширяет доступный диапазон теплопроводности и приближает материал к свойствам, необходимым для почти идеальной тепловой маскировки.
Устройство не ограничилось компьютерной моделью. Сложную алюминиевую решётку напечатали на 3D-принтере по металлу, а оставшееся пространство заполнили литым резиноподобным материалом с низкой теплопроводностью. Металл создаёт пути для эффективного переноса тепла, а заполнитель помогает точно управлять его движением.
В эксперименте оболочку поместили между горячей и холодной областями и наблюдали за температурным рисунком инфракрасной камерой. Конструкция направляла тепло вокруг скрытой зоны, сохраняя окружающий температурный фон таким, будто предмета нет. Внутри при этом поддерживалась равномерная температура. Исследователи также скрыли сложные трёхмерные формы, включая детализированные модели человеческих голов.
Потенциальные применения включают отвод тепла от чувствительной электроники, управление температурой микрочипов и защиту оборудования. В перспективе команда рассматривает и скрытие людей или техники от теплового обнаружения, но это пока возможные направления, а не продемонстрированные сценарии.
Следующая задача — маскировать объекты, которые сами выделяют тепло. Для этого потребуются материалы, способные активно концентрировать, распределять и перенаправлять энергию внутри защищаемой области, а не только обводить внешний тепловой поток.