На екрані тепловізора теплий предмет одразу помітний як світла пляма на холодному тлі. Дослідники зі США та Данії створили пристрій, який цю пляму прибирає. Тепло обтікає заховану річ і рухається далі так, ніби перешкоди не існувало.

Це перший фізично виготовлений тривимірний тепловий плащ. Він приховує складні об’єкти майже з усіх боків. Принцип відрізняється від звичайної теплоізоляції. Ізоляція тепло зупиняє, а тут його перенаправляють. Для тепловізора збоку картина температур залишається майже незмінною.

Як працює новий плащ

Роботу виконали в Іллінойському університеті в Урбана-Шампейн під керівництвом професорки Шеллі Чжан. Теплові плащі створювали й раніше, але вони діяли лише на пласкій поверхні або в одному відомому напрямку. Якщо тепло йшло з іншого боку, об’єкт видавав себе спотвореннями температури.

«Справжній тепловий плащ має працювати незалежно від того, звідки йде тепло, — каже дослідниця Шеллі Чжан. — Наш пристрій ховає складний тривимірний об’єкт із багатьох напрямків і водночас утримує стабільну температуру всередині».

Теорія існувала давно. Вона розраховує шлях тепла так, щоб температурне поле навколо здавалося непорушеним. Складність була у виробництві. Різні ділянки плаща мають проводити тепло з різною швидкістю і в різних напрямках. Готового матеріалу з такими властивостями немає.

Вихід знайшли в ґратчастій структурі. Її геометрію можна змінювати незалежно по всіх трьох осях. Зміна форми та розташування комірок змінює теплопровідність ділянки.

Використали два матеріали з 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.

Перевірка в лабораторії

Конструкцію поставили між гарячою та холодною зонами і спостерігали тепловізором. Ззовні об’єкта ніби не існувало. Тепло проходило повз захищену ділянку і змикалося за нею без характерних спотворень. Усередині температура лишалася 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 ззовні. Заховати предмет, що гріється сам, значно складніше. Його власне тепло накопичуватиметься всередині і рано чи пізно видасть місцеположення.