Учёные разработали «тепловой плащ», способный скрывать объекты от тепловизоров

Новая метаматериальная структура направляет тепло вокруг объекта из любого направления и поддерживает постоянную температуру внутри защищённой области

Наука и космос024 минуты назад

Исследователи создали трёхмерный «тепловой плащ» — устройство, которое может скрывать объекты от инфракрасного обнаружения и одновременно защищать их от высоких температур. В отличие от предыдущих систем, работавших только в 2D или при нагреве с одного направления, новая конструкция контролирует тепловой поток в пространстве сразу по трём измерениям.

Обычные тепловые экраны стремятся предотвратить передачу тепла, новая система функционирует иначе: она перенаправляет тепловой поток вокруг скрываемого объекта, поддерживая распределение температуры так, будто объекта внутри не существует. При просмотре через инфракрасную камеру объект становится почти невидимым, а температура в защищённой зоне остаётся постоянной.

Для создания устройства учёные разработали специализированный решётчатый материал с настраиваемыми тепловыми свойствами. Он состоит из алюминиевой структуры, напечатанной на 3D-принтере, которая хорошо проводит тепло, и формованного полимерного материала с низкой теплопроводностью, который служит теплоизолятором. Сочетание этих компонентов позволило точно контролировать движение тепла в различных областях конструкции.

A: распределение основных значений коэффициента теплопроводности κ и доли областей, в которых выполняется условие оптимального теплового управления. B: 3 типа решётчатых структур, использованных для создания трёхмерных «тепловых плащей». C: 3D-модели поверхности двух человеческих лиц и демонстрация эффекта тепловой маскировки. D: структура «теплового плаща» и её поперечное сечение. E: образцы пластиковых элементов, изготовленные методом стереолитографической 3D-печати. F: демонстрация маскировки одного человеческого лица: моделирование подтвердило всенаправленную работу «теплового плаща» при воздействии тепла с разных направлений (по осям Z, X и Y).
Источник: Li, W., Wang, Y., Sigmund, O. et al. Free-form thermal cloaks in three dimensions. Nat Commun 17, 5739 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-73167-0

В ходе лабораторных испытаний устройство размещали между горячей и холодной зонами. Тепло «обтекало» скрытый объект, формируя внешнее температурное поле, практически неотличимое от поля без объекта внутри. При этом температура в защищённой области оставалась почти неизменной даже при наличии значительного температурного градиента вокруг.

Исследователи также протестировали систему на объектах со сложной трёхмерной формой, включая модели голов с детализированной геометрией. По заявлению команды, такие испытания продемонстрировали более высокую эффективность по сравнению с предыдущими вариантами «тепловых плащей».

Разработка может быть использована там, где необходим точный контроль тепла или защита от инфракрасного обнаружения. Возможные направления включают защиту чувствительной электроники и микрочипов от перегрева, улучшение управления температурой в вычислительных системах и создание технологий, снижающих заметность объектов для инфракрасных сенсоров.

Следующим шагом команда планирует разработать более сложные версии устройства, способные скрывать объекты, выделяющие тепло. Это позволит создать активные тепловые системы, способные динамически управлять тепловыми потоками и сохранять низкую заметность для инфракрасных камер.

Darth SaharaИсточники:Nature CommunicationsНаука и космос03D-печатьТермодинамикаКвантовая электроникаМетаматериалы24 минуты назад

Источник