Ученые научились прятать предметы от тепловых камер

Инженеры создали трехмерный тепловой «плащ», способный скрывать предметы сложной формы от инфракрасных камер практически с любого направления. Устройство не блокирует тепло, а направляет его вокруг спрятанного объекта, сообщили исследователи из Иллинойсского университета.

Разработка пока не похожа на одежду и не делает предмет невидимым для человеческого глаза. Это лабораторная конструкция, которая маскирует след объекта в температурном поле. Для тепловизора пространство вокруг устройства выглядит почти так, словно внутри ничего нет.

Тепло проходит вокруг спрятанного предмета

Обычная тепловая камера фиксирует разницу температур. Если поместить посторонний объект между горячей и холодной поверхностями, он изменит движение тепла и оставит заметный след на инфракрасном изображении.

Новый «плащ» направляет тепловой поток вокруг внутренней области. Снаружи линии температуры остаются почти прямыми и равномерными, а внутри сохраняется более стабильная температура.

Принцип можно сравнить с водой в реке, которая огибает камень и затем снова продолжает движение. Только вместо воды устройство управляет распространением тепла.

Конструкцию напечатали из алюминия

Основой разработки стала сложная трехмерная решетка из алюминиевого сплава. Ее изготовили методом металлической 3D-печати, а свободное пространство заполнили материалом PDMS, похожим по свойствам на резину.

Алюминий хорошо проводит тепло, а PDMS, напротив, обладает низкой теплопроводностью. Меняя толщину и направление элементов решетки, инженеры смогли управлять тем, куда движется тепло в разных частях конструкции.

Во время испытаний образец разместили между двумя алюминиевыми пластинами. Верхнюю часть нагрели до 40 градусов, а нижнюю охлаждали ледяной водой. Через час распределение температуры проверили при помощи инфракрасной камеры.

Тепловизор показал, что снаружи поток почти не выдает присутствие спрятанной области. Эффект сохранялся при подаче тепла с разных направлений, а не только с одной стороны.

Раньше такие устройства работали только в простых условиях

Тепловые маскирующие конструкции создавались и раньше, однако многие из них работали в двух измерениях или при строго заданном направлении движения тепла. Это сильно ограничивало их применение в реальном мире, где источники нагрева могут находиться с разных сторон.

Авторы новой работы смогли изготовить объемные конструкции для объектов сложной формы. В качестве демонстрации они рассчитали варианты, способные скрывать формы яблока, сердца и человеческого лица.

Результаты исследования опубликованы в научном журнале Nature Communications.

Где может пригодиться тепловой «плащ»

Разработка может использоваться не только для маскировки от тепловизоров. Возможные применения связаны с защитой чувствительной электроники и управлением температурой внутри устройств.

• защита электронных компонентов от сильного нагрева и охлаждения;
• перенаправление тепла внутри микросхем;
• изоляция оборудования, работающего в сложных условиях;
• снижение заметности объектов для инфракрасных камер;
• создание новых систем управления тепловыми потоками.

До появления настоящей накидки, способной скрыть человека, технологии еще далеко. Нынешний образец рассчитан на контролируемые лабораторные условия и не решает всех задач, возникающих с движущимися объектами.

Еще одна проблема заключается в маскировке предметов, которые сами активно выделяют тепло. Теперь ученые хотят создать конструкцию, способную не только проводить тепло в обход объекта, но и распределять или отводить энергию из внутренней области по мере необходимости.