Ερευνητές του University of Illinois Urbana-Champaign κατασκεύασαν τον πρώτο τρισδιάστατο θερμικό μανδύα που μπορεί να αποκρύπτει αντικείμενα από τις υπέρυθρες κάμερες, ανεξάρτητα από την κατεύθυνση από την οποία προέρχεται η θερμότητα. Η νέα τεχνολογία δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Communications και θα μπορούσε να βρει εφαρμογές στην προστασία ηλεκτρονικών συστημάτων, στη διαχείριση θερμότητας μικροτσίπ και σε αμυντικές εφαρμογές.
Σε αντίθεση με προηγούμενες λύσεις, που λειτουργούσαν μόνο σε δύο διαστάσεις ή για μία συγκεκριμένη κατεύθυνση ροής θερμότητας, ο νέος μανδύας λειτουργεί σχεδόν από οποιαδήποτε γωνία.
Δεν μπλοκάρει τη θερμότητα – την παρακάμπτει
Η βασική καινοτομία της τεχνολογίας είναι ότι δεν απομονώνει απλώς τη θερμότητα. Αντίθετα, κατευθύνει τη ροή της γύρω από το αντικείμενο, δημιουργώντας την εντύπωση σε μια υπέρυθρη κάμερα ότι δεν υπάρχει τίποτα στο συγκεκριμένο σημείο.
Παράλληλα, το αντικείμενο που βρίσκεται στο εσωτερικό παραμένει προστατευμένο από ακραίες θερμοκρασίες, διατηρώντας σταθερό το θερμικό του περιβάλλον.
Ένα ειδικά σχεδιασμένο πλέγμα ελέγχει τη ροή της θερμότητας
Για την ανάπτυξη του μανδύα, οι επιστήμονες σχεδίασαν ένα νέο τρισδιάστατο πλέγμα του οποίου οι ιδιότητες μπορούν να ρυθμιστούν και στις τρεις διαστάσεις.
Με αυτόν τον τρόπο ελέγχουν με μεγάλη ακρίβεια πόσο εύκολα μεταφέρεται η θερμότητα σε κάθε σημείο του υλικού, επιτυγχάνοντας πολύ μεγαλύτερο εύρος θερμικής αγωγιμότητας από προηγούμενες τεχνολογίες και προσεγγίζοντας τις θεωρητικές απαιτήσεις ενός ιδανικού θερμικού μανδύα.
Επιτυχής κατασκευή και δοκιμές στο εργαστήριο
Η συσκευή δεν περιορίστηκε σε προσομοιώσεις υπολογιστή, αλλά κατασκευάστηκε και δοκιμάστηκε σε πραγματικές συνθήκες.
Οι ερευνητές δημιούργησαν ένα υβριδικό υλικό, συνδυάζοντας τρισδιάστατα εκτυπωμένο πλέγμα αλουμινίου με υλικό παρόμοιο με καουτσούκ, το οποίο διαθέτει χαμηλή θερμική αγωγιμότητα.
Κατά τις δοκιμές, ο μανδύας τοποθετήθηκε ανάμεσα σε θερμές και ψυχρές περιοχές. Οι υπέρυθρες κάμερες κατέγραψαν ότι η θερμότητα παρέκαμπτε πλήρως το κρυμμένο αντικείμενο, ενώ στο εσωτερικό του η θερμοκρασία παρέμενε σταθερή.
Εφαρμογές από τα μικροτσίπ έως την άμυνα
Η ομάδα δοκίμασε επίσης την τεχνολογία σε αντικείμενα με ιδιαίτερα πολύπλοκα τρισδιάστατα σχήματα, ακόμη και σε μορφές που προσομοιάζουν ανθρώπινο κεφάλι, επιτυγχάνοντας επίπεδο απόδοσης που, σύμφωνα με τους ερευνητές, δεν έχει παρουσιαστεί ξανά.
Στο μέλλον, η τεχνολογία θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την αποτελεσματικότερη ψύξη ευαίσθητων ηλεκτρονικών, την προστασία εξοπλισμού από ακραίες θερμοκρασίες, αλλά και για την απόκρυψη ανθρώπων ή συστημάτων από θερμικά μέσα ανίχνευσης.
Οι ερευνητές σχεδιάζουν ήδη την επόμενη γενιά «έξυπνων» θερμικών μανδυών, οι οποίοι θα μπορούν όχι μόνο να αποκρύπτουν αντικείμενα, αλλά και να ελέγχουν ενεργά τη θερμότητα που παράγεται στο εσωτερικό τους.
