پژوهشگران با ارائه یک دستگاه پوششی هیبریدی سه‌بعدی ساخته شده از آلومینیوم و لاستیک، قابلیت نوینی را در زمینه پنهان‌سازی حرارتی ابداع کرده‌اند. این شنل مدرن گرما را به جای اینکه مسدود کند، به اطراف اشیاء راهنمایی می‌کند و امضای حرارتی آن‌ها را از دید دوربین‌های حرارتی دور می‌سازد. این اختراع می‌تواند در جنبه‌های مختلفی از قبیل خنک‌سازی قطعات الکترونیکی، حفاظت حرارتی و تکنولوژی‌های محرمانه مفید واقع شود و مانع از شناسایی تجهیزات بر پایه امضای حرارتی گردد.
روش‌کار شنل نامرئی حرارتی سه‌بعدی
برخلاف شنل‌های حرارتی قدیمی که به‌طور عمده در دو بعد یا در یک مسیر خاص از جریان گرما، محدود بودند، طراحی جدید به گرما اجازه می‌دهد که به دور شی مستتر حرکت کند و از اختلال در آن جلوگیری می‌کند. این شیوه به دوربین‌های فروسرخ این امکان را می‌دهد که الگوهای دمایی را به‌گونه‌ای دریافت کنند که گویی هیچ شئ‌ای در آن مکان وجود ندارد. این مطالعه به رهبری پروفسور شلی ژانگ و گروه او از دانشگاه ایلینوی در اوربانا-شمپین و به همکاری پروفسور اوله سیگموند از دانشگاه فنی دانمارک انجام گرفته و نتایج آن در تاریخ ۲۶ اکتبر ۲۰۲۶ در مجله Nature Communications منتشر شده است. پروفسور ژانگ تصریح می‌کند: «این دستگاه قادر است تا شیء پیچیده‌ای را در زوایای بی‌نهایت پنهان کند در حالی که دمای درونی آن همواره ثابت و ایمن باقی می‌ماند.»
ترکیب نوآورانه مواد برای پنهان‌سازی حرارتی
توسعه یک شنل حرارتی سه‌بعدی در گذشته چالشی عمده به شمار می‌رفت. برای رفع این موانع، پژوهشگران به اصول بنیادین «ترمودینامیک تبدیلی» رجوع کردند و به این پرسش پاسخ دادند که کدام ساختار ماده می‌تواند تقریباً تمام ویژگی‌های حرارتی لازم برای ایجاد یک شنل ایده‌آل را دارا باشد. راه‌حل آنان، ایجاد یک ماده جدید مبتنی بر شبکه بود که ساختار آن در سه راستای مستقل قابل تنظیم است. این خاصیت به آن‌ها اجازه می‌دهد که توانایی انتقال گرما را از بخش‌های مختلف شنل تنظیم کنند. این تیم با بهره‌گیری از پرینت سه‌بعدی فلز، یک شبکه آلومینیومی پیچیده را طراحی کرد که کانال‌هایی را برای هدایت کارآمد گرما فراهم می‌آورد. سپس با مواد لاستیک‌مانند، فضای باقی‌مانده را پر کردند که دارای رسانایی حرارتی پایینی است. این ترکیب، ساختاری ایجاد می‌کند که می‌تواند انتقال گرما را با دقت زیادی کنترل کند.
آزمایش‌های دوربین فروسرخ و چشم‌اندازهای آینده
به منظور سنجش کارایی دستگاه، گروه تحقیقاتی آن را در بین مناطق گرم و سرد قرار دادند و با استفاده از دوربین‌های فروسرخ، الگوهای دمایی ایجاد شده را مورد بررسی قرار دادند. نتایج ارائه شده نشان داد که شنل قادر است گرما را به دور منطقه مخفی هدایت کند و همزمان الگوی دمای محیط را حفظ کند، به شکلی که برای دوربین فروسرخ، مکان بدون شیء به‌نظر می‌رسید. درون شنل نیز دما به صورت یکنواخت حفظ شد و فضای پنهان‌شده را از شرایط محیطی شدید محافظت نمود. قابلیت کنترل گرما در سه بُعد، می‌تواند تبعات مهمی در صنایع مختلف به جا بگذارد. در حوزه الکترونیک، این فناوری به مهندسان کمک خواهد کرد تا گرما را از قطعات حساس دور کرده و مدیریت حرارت در ریزتراشه‌ها را بهینه نمایند. همچنین، در زمینه امنیت و دفاع، نسخه‌های بعدی این فناوری ممکن است به پنهان‌سازی افراد یا تجهیزات از سیستم‌های شناسایی حرارتی یاری رسانند.
چالش‌های پیش رو: پنهان‌سازی اجسام گرمازا
با وجود موفقیت‌های بارز شنل حرارتی فعلی، پژوهشگران به دنبال توسعه نسخه‌های پیچیده‌تری هستند که بتوانند اجسامی را که خود گرما تولید می‌کنند، پنهان کنند، و صرفاً به محافظت آن‌ها از گرمای خارجی اکتفا نکنند. این امر مستلزم تولید موادی است که قادر باشند گرما را به‌طور فعال در داخل منطقه پنهان‌شده مدیریت کنند. چنین توانایی‌هایی می‌توانند دامنه کاربرد این فناوری را در زمینه‌های الکترونیکی، حفاظت حرارتی و شناسایی با استفاده از دما گسترش دهند.
نظرات کاربران