Nový 3D tepelný plášť: Skryje objekty před teplem z jakéhokoli směru a ochrání citlivou elektroniku

Vědci z University of Illinois Urbana-Champaign ve spolupráci s Technickou univerzitou Dánska vyvinuli a zkonstruovali první 3D zařízení schopné skrýt objekty před teplem.

Vědci z University of Illinois Urbana-Champaign ve spolupráci s Technickou univerzitou Dánska vyvinuli a zkonstruovali první 3D zařízení schopné skrýt objekty před teplem. Tento průlom by mohl zásadně změnit způsob ochrany citlivé elektroniky, řízení tepla v mikročipech a stínění zařízení před tepelnou detekcí.

Nový tepelný plášť dokáže zneviditelnit objekty téměř jakéhokoli tvaru pro infračervené kamery a zároveň je chránit před extrémními teplotami. Na rozdíl od předchozích návrhů, které fungovaly pouze ve dvou rozměrech nebo z jednoho směru, tento plášť pracuje prakticky z jakéhokoli směru. Místo pouhého blokování tepla tepelné maskování vede teplo kolem objektu tak, že pro infračervenou kameru se jeví, jako by tam nic nebylo. Profesorka Shelly Zhang z University of Illinois Urbana-Champaign zdůrazňuje, že skutečný tepelný plášť by měl fungovat bez ohledu na to, odkud teplo přichází, a jejich zařízení dokáže skrýt komplexní 3D objekt z nekonečného počtu směrů, přičemž udržuje stabilní a chráněnou teplotu uvnitř.

Tým se vrátil k původní teorii transformační termiky, aby zjistil, jaká materiálová struktura by mohla pokrýt téměř všechny tepelné vlastnosti potřebné pro dokonalý plášť. Jejich řešením je nový typ mřížkového materiálu, který lze volně nastavovat ve třech směrech. Laděním těchto rozměrů mohou vědci přesně kontrolovat, jak dobře různé oblasti vedou teplo. Tento design pokrývá mnohem širší rozsah tepelných vodivostí než předchozí přístupy, což dostatečně odpovídá teoretickým požadavkům na ideální maskování. Zařízení je hybridní materiál, využívající 3D tisk k vytvoření přesné hliníkové mřížky s vysokou vodivostí, která je následně vyplněna pryžovým materiálem s nízkou tepelnou vodivostí pomocí odlévání.

V laboratorních testech vědci umístili zařízení mezi horké a studené oblasti, aby vytvořili teplotní gradient. Pomocí infračervené kamery sledovali, jak teplo proudí kolem pláště a skrz něj. Zvenčí se teplotní pole jevilo, jako by objekt skrytý pláštěm vůbec neexistoval. Uvnitř maskované oblasti zůstala teplota jednotná a chráněná před vnějšími extrémy. Tým úspěšně maskoval i vysoce komplexní 3D geometrie, včetně detailních tvarů připomínajících hlavu, což je úroveň složitosti a výkonu, které se žádný předchozí experimentální tepelný plášť nepřiblížil.

Vědci předpokládají široké uplatnění této technologie, od přesného řízení tepla kolem citlivých elektronických komponent až po bezpečnostní a obranné účely, jako je skrývání osob nebo vybavení před tepelnou detekcí či ochrana majetku v drsných podmínkách. Do budoucna plánují prozkoumat chytré a multifunkční pláště, například jak maskovat objekt uvnitř pláště, který sám generuje teplo. To by vyžadovalo plášť, který dokáže koncentrovat, šířit nebo vést teplo podle potřeby v chráněné oblasti.