Pesquisadores desenvolveram a primeira “capa” térmica omnidirecional 3D capaz de tornar objetos invisíveis para câmeras infravermelhas de qualquer direção.
Comparado aos designs anteriores que funcionavam apenas em duas dimensões ou em um único ângulo, este novo dispositivo direciona o calor ao redor de um objeto em vez de bloqueá-lo, fazendo com que “pareça que não está lá”.
“Uma verdadeira vestimenta térmica deve funcionar, não importa de onde venha o calor”, disse Shelly Zhang, professora de engenharia civil e ambiental da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign. Nosso dispositivo pode ocultar um objeto 3D complexo em um número infinito de direções para manter as temperaturas estáveis e protegidas.
Fim da assinatura de calor?
Normalmente, objetos como soldados, drones ou microchips superaquecidos emitem uma emissão distinta Assinatura de calor O que o torna facilmente detectável no escuro. No entanto, este material inovador remove completamente as assinaturas térmicas das telas infravermelhas, alterando a forma como o calor é emitido e detectado.
Para resolver um problema que tem deixado os físicos perplexos durante anos, a equipe recorreu à matemática fundamental da transferência de calor. Os materiais padrão e prontos para uso eram insuficientes, exigindo uma estrutura completamente nova para a peça. O resultado é uma intrincada estrutura de treliça impressa em 3D que lembra um favo de mel de alta tecnologia.
Fabricado fisicamente e testado com sucesso, este dispositivo híbrido apresenta uma malha de alumínio impressa em 3D para alta condutividade térmica, que é preenchida por fundição em molde com um material semelhante a borracha de baixa condutividade.
O ajuste tridimensional das dimensões da rede permite o ajuste preciso da condutividade térmica local. Quando o calor atinge a folha, ele não penetra no material interno. Ele gira em torno da concha externa como a água se separando em torno de uma rocha lisa em um rio, unindo-se suavemente do outro lado.
Olhando para a configuração de uma câmera infravermelha, a paisagem térmica parece completamente intacta. O objeto desaparece de vista.
A tecnologia mais antiga falha se o ambiente mudar ou o ângulo de visão mudar, mas esta inovação mantém a sua ilusão em superfícies complexas e ambientes dinâmicos.
Inúmeros usos
No experimento, o material foi colocado em um gradiente extremo de temperatura e uma câmera infravermelha foi usada para rastrear o fluxo de calor.
Para um observador externo, o campo de temperatura parecia completamente normal, como se o objeto oculto não estivesse ali. Enquanto o interior da área coberta permanece a uma temperatura segura e uniforme, protegida dos extremos externos.
Para ir além, os pesquisadores até ocultaram com sucesso geometrias altamente irregulares com um modelo 3D detalhado da cabeça humana.
O futuro tem muitos usos. Na tecnologia de consumo, o disfarce pode mudar a forma como gerimos o calor dentro de microchips cada vez menores, removendo totalmente os pontos de acesso destrutivos dos produtos eletrónicos frágeis. Na defesa, os padrões militares são rigorosos. Tanques, drones e pessoal podem potencialmente mover-se através de território hostil, completamente mascarados de sensores de busca de calor ou de vigilância térmica aérea.
“Qualquer campo que exija controle preciso do calor ou precise proteger algo de ser detectado termicamente poderia se beneficiar deste trabalho”, disse Zhang. disse “Mas vemos isso de forma mais ampla: trata-se de esconder e proteger informações transportadas pelo calor”.
Fazendo a próxima capa “inteligente” em seu radar. Eles querem criar materiais que possam detectar a geração interna de calor de um objeto e dissipar dinamicamente essa energia sob demanda.
O trabalho foi um esforço internacional, desenvolvido em parceria com a Universidade Técnica da Dinamarca (DTU).
Os resultados foram publicados na revista Comunique-se com a natureza.
