北京
來源：科技日報
記者：張佳欣
據(jù)最新一期《自然·通訊》雜志報道，美國伊利諾伊大學(xué)厄巴納—香檳分校與丹麥技術(shù)大學(xué)研究團隊，設(shè)計并制造出首個能夠在三維空間中讓物體熱量全向“隱形”的裝置，稱為“熱隱身斗篷”。該裝置能夠讓幾乎任何形狀的物體“躲過”紅外熱像儀探測，同時保護其免受極端溫度影響。這一突破為敏感電子設(shè)備的熱防護、微芯片熱管理提供了新的技術(shù)方案。
3D打印的鋁橡膠混合隱形裝置。該裝置通過引導(dǎo)熱量繞過物體來阻擋物體的熱特征，使其對紅外攝像機不可見。圖片來源：伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校
過去的實驗只能在二維空間或沿單一熱流方向?qū)崿F(xiàn)熱隱身，而真正的熱隱身裝置應(yīng)當(dāng)是無論熱量來自哪個方向都能發(fā)揮作用。為此，團隊設(shè)計出一種新型晶格材料，其結(jié)構(gòu)可以在三個方向上自由調(diào)節(jié)。調(diào)控不同方向上的結(jié)構(gòu)尺寸，能精確控制材料不同區(qū)域的導(dǎo)熱性能，使其覆蓋比以往更廣的熱導(dǎo)率范圍，更接近理論上理想熱隱身材料所需的性能。
隨后，團隊利用3D打印技術(shù)制造出精密的鋁合金晶格結(jié)構(gòu)，作為高導(dǎo)熱材料，再通過模具澆注工藝填充低導(dǎo)熱橡膠狀材料，制備出這種復(fù)合熱隱身裝置。他們將該裝置置于冷熱區(qū)域形成溫度梯度，并利用紅外熱像儀追蹤熱流在隱身裝置周圍的變化。與此前只能在二維平面或單一熱流方向發(fā)揮作用的設(shè)計不同，無論熱量從哪個方向傳來，都能實現(xiàn)熱隱身。它并非簡單地阻擋熱量，而是引導(dǎo)熱流繞過目標(biāo)物體。結(jié)果顯示，從外部觀察，溫度場分布與沒有放置物體時幾乎一致，隱藏在熱隱身裝置中的目標(biāo)仿佛根本不存在。而在隱身區(qū)域內(nèi)部，溫度保持均勻穩(wěn)定，不受外界極端冷熱環(huán)境影響。
為了進一步驗證性能，團隊還對高度復(fù)雜的三維幾何結(jié)構(gòu)進行了測試，包括細(xì)節(jié)豐富、類似人頭的模型。他們表示，此前尚無實驗性熱隱身裝置能在如此復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)這一水平的隱身效果。
團隊表示，除敏感電子元件的精準(zhǔn)熱管理，這項技術(shù)也可應(yīng)用于安全和國防等領(lǐng)域。從更廣泛的意義上說，這項技術(shù)不僅是在隱藏物體，更是在隱藏和保護由熱量攜帶的信息。
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