Výzkumníci vyvinuli a experimentálně ověřili trojrozměrný tepelný plášť, který může skrýt složité objekty před infračervenými kamerami a současně je chránit před okolním horkem či chladem. Zařízení teplo neblokuje, ale vede ho kolem chráněného prostoru. Termokamera pak zaznamená teplotní obraz podobný tomu, který by vznikl, kdyby v daném místě žádný objekt nebyl.
Výsledky popsali Weichen Li, Yibo Wang, Ole Sigmund a Xiaojia Shelly Zhang ve studii „Free-form thermal cloaks in three dimensions“, zveřejněné v časopise Nature Communications. Na výzkumu se podíleli odborníci z University of Illinois Urbana-Champaign a Technical University of Denmark.
Materiál vede teplo různými směry
Tepelný plášť je založený na principu takzvané transformační termotiky. Tento obor zkoumá, jak pomocí struktury materiálu měnit dráhu šíření tepla. Nové zařízení tvoří prostorová mřížka, jejíž vlastnosti lze nastavovat nezávisle ve třech směrech. Díky tomu dokáže řídit, jak snadno teplo prochází jednotlivými částmi pláště.
Výzkumníci vytvořili hliníkovou mřížku pomocí trojrozměrného tisku kovu. Zbylé prostory vyplnili materiálem podobným gumě, který vede teplo špatně. Kombinace dobře vodivého hliníku a tepelně izolační výplně umožnila vytvořit cesty, po nichž teplo obchází ukrytou oblast.
Při zkouškách umístili plášť mezi teplou a studenou oblast, takže skrz okolní prostředí proudilo teplo. Teplotní rozložení sledovali infračervenou kamerou. Měření ukázala, že zařízení dokáže teplo vést kolem chráněného prostoru, aniž by výrazně narušilo teplotní obraz v jeho okolí. Teplota uvnitř pláště přitom zůstávala rovnoměrná, což ukrytou oblast chránilo před vnějšími teplotními podmínkami.
Testy zahrnovaly také geometricky složité trojrozměrné tvary, mimo jiné struktury připomínající lidskou hlavu. Podle autorů jde o důležitý rozdíl proti dřívějším tepelným plášťům, které obvykle fungovaly jen ve dvou rozměrech nebo při šíření tepla z jediného směru. Nové zařízení má být použitelné při různých směrech dopadajícího tepla.
Využití zatím zůstává výhledem
Výsledek by mohl být užitečný při řízení tepla v elektronice, například při odvádění tepla od citlivých součástek nebo ochraně zařízení pracujících v náročných podmínkách. Autoři zmiňují také možné využití v technologiích, které mají omezit odhalení objektu podle jeho tepelného vyzařování. Studie však neukazuje hotový systém pro praktické nasazení v těchto oblastech.
Současný plášť především odvádí teplo přicházející z okolí. Dalším cílem výzkumu je zařízení, které by dokázalo skrýt také objekty vytvářející vlastní teplo. To by vyžadovalo aktivnější řízení tepelné energie uvnitř chráněného prostoru, například její soustředění, rozdělení nebo průběžné přesměrování.
Zdroj: ScienceDaily
Tento článek byl vytvořen s pomocí umělé inteligence a redakčně zkontrolován.