Za innowacją stoją przedstawiciele University of Illinois Urbana-Champaign we współpracy z naukowcami z Duńskiego Uniwersytetu Technicznego. Wspólnymi siłami wykonali istotny krok w kierunku urzeczywistnienia tytułowej koncepcji. Jak? Opracowali i przetestowali trójwymiarową osłonę termiczną, która sprawia, iż ukryty pod nią obiekt staje się praktycznie niewidoczny dla kamer rejestrujących promieniowanie podczerwone.
Czytaj też: Zapomniany materiał sprzed lat skrywa strukturę mogącą odmienić przyszłość technologii
Wyniki badań w tej sprawie trafiły do Nature Communications, a wdrożona technologia nie tylko brzmi fascynująco – działa też niezależnie od kierunku, z którego dociera ciepło oraz pozwala maskować obiekty o bardzo złożonych kształtach. To wielki przełom, wszak dotychczasowe próby stworzenia termicznych peleryn niewidek napotykały istotne ograniczenia. Eksperymentalne konstrukcje działały przede wszystkim w dwóch wymiarach lub wymagały, aby ciepło przepływało w określonym kierunku. Nie pozwalało to skutecznie ukrywać bardziej skomplikowanych obiektów w rzeczywistych warunkach przestrzennych.
Zespół, na czele którego stanęła Shelly Zhang, postanowił podejść do problemu inaczej. Zamiast zatrzymywać energię cieplną, badacze opracowali materiał, który pozwala precyzyjnie kierować jej przepływem wokół chronionego obiektu. Dzięki temu temperatura na zewnętrznej powierzchni osłony układa się w taki sposób, jak gdyby ukrytego przedmiotu w ogóle tam nie było.
Kluczową rolę odgrywa specjalna struktura kratownicowa, której właściwości można niezależnie regulować w trzech kierunkach. Konstrukcja powstała z wykorzystaniem druku 3D z metalu. Inżynierowie wypełnili następnie powstałą aluminiową kratownicę materiałem przypominającym gumę, który słabo przewodzi ciepło. Połączenie obu materiałów umożliwia kontrolowanie przepływu energii cieplnej z niespotykaną wcześniej precyzją.
Aby sprawdzić działanie swojego wynalazku, członkowie zespołu badawczego umieścili go pomiędzy obszarami o wysokiej i niskiej temperaturze. Następnie obserwowali rozkład ciepła za pomocą kamery termowizyjnej. Wyniki eksperymentów okazały się co najmniej intrygujące. Energia cieplna przepływała wokół ukrytej przestrzeni, zachowując charakterystyczny wzorzec temperatury otoczenia. Kamera na podczerwień rejestrowała obraz sugerujący, że w danym miejscu nie znajduje się żaden dodatkowy obiekt. Jednocześnie temperatura wewnątrz osłony pozostawała stabilna, co oznacza, iż konstrukcja z jednej strony maskuje sygnaturę cieplną, a z drugiej chroni przed zewnętrznym gorącem i zimnem.
Czytaj też: Kwantowe ograniczenie prędkości termalizacji. Fizycy udowadniają uniwersalne ograniczenie
Badacze przetestowali rozwiązanie także na skomplikowanych geometriach przestrzennych. Udało się między innymi ukryć konstrukcje przypominające ludzkie głowy. To istotny postęp w porównaniu z wcześniejszymi eksperymentami, które ograniczały się głównie do prostych kształtów i płaskich powierzchni. Stąd pytanie o potencjalne zastosowania tego wynalazku. Sami zainteresowani mówią o możliwości wykorzystania na potrzeby skuteczniejszego chłodzenia mikroprocesorów, ochrony delikatnych podzespołów elektronicznych czy zabezpieczania urządzeń pracujących w ekstremalnych warunkach środowiskowych. Najwięcej emocji mogą natomiast wzbudzić zastosowania związane z bezpieczeństwem i obronnością. W przyszłości podobne rozwiązania mogłyby utrudniać wykrywanie sprzętu bądź ludzi za pomocą systemów termowizyjnych.
Źródło: Nature Communications
