На екрані тепловізора теплий предмет завжди видно як світлу пляму на холодному тлі. Дослідники зі США та Данії створили пристрій, який цю пляму прибирає: тепло обтікає заховану річ і рухається далі так, ніби на шляху нічого не було.
Це перший фізично виготовлений тривимірний тепловий плащ. Він приховує складні об’єкти майже з усіх боків. Принцип роботи відрізняється від звичайної теплоізоляції. Ізоляція зупиняє тепло, а тут його перенаправляють. Для тепловізора, який дивиться збоку, температурна картина залишається майже незмінною.
Як працює тепловий плащ
Раніше теплові плащі створювали лише для пласких поверхонь або для одного заздалегідь відомого напрямку. Якщо тепло йшло з іншого боку, об’єкт одразу видавав себе спотвореннями температури.
«Справжній тепловий плащ має працювати незалежно від того, звідки йде тепло, — каже дослідник Шеллі Чжан. — Наш пристрій ховає складний тривимірний об’єкт із безлічі напрямків і водночас утримує стабільну температуру всередині».
Теорія такого пристрою існувала давно. Вона розраховує шлях, яким має рухатися тепло, щоб температурне поле навколо здавалося непорушеним. Складність полягала не в математиці, а у виробництві. Різні ділянки плаща повинні проводити тепло з різною швидкістю і в різних напрямках. Готового матеріалу з такими властивостями не існує.
Рішення знайшли в ґратчастій структурі. Її геометрію можна змінювати незалежно по всіх трьох осях. Змінюючи форму і розташування комірок, змінюють теплопровідність ділянки.
Використали два матеріали з різко різними властивостями. Алюмінієву решітку надрукували на 3D-принтері — вона добре проводить тепло і працює як швидкі магістралі. Порожнечі залили гумоподібним матеріалом, який майже не пропускає тепло. Разом вони створюють керований маршрут: десь потік розганяється, десь гальмується і в підсумку обходить заховану річ.
Випробування в лабораторії
Конструкцію поставили між гарячою та холодною зонами і спостерігали тепловізором. Ззовні здавалося, що об’єкта немає: тепло проходило повз захищену ділянку і змикалося за нею без характерних спотворень. Усередині температура залишалася рівною і не залежала від зовнішніх умов.
Потім завдання ускладнили — ховали вигадливі тривимірні форми, зокрема деталізовані фігури, схожі на людські голови. Метод упорався і з нерівною геометрією.
Є суттєве обмеження. Нинішній плащ розрахований на тепло, яке приходить іззовні. Заховати предмет, що гріється сам, значно складніше: його власне тепло накопичуватиметься всередині і рано чи пізно видасть місцеположення.
