在三维空间中让物体热量全向“隐形”的装置

近日，美国伊利诺伊大学厄巴纳—香槟分校与丹麦技术大学研究团队，设计并制造出首个能够在三维空间中让物体热量全向“隐形”的装置，称为“热隐身斗篷”。该装置能够让几乎任何形状的物体“躲过”红外热像仪探测，同时保护其免受极端温度影响。这一突破为敏感电子设备的热防护、微芯片热管理提供了新的技术方案。相关研究成果发表在最新一期《自然·通讯》杂志上。

过去的实验只能在二维空间或沿单一热流方向实现热隐身，而真正的热隐身装置应当是无论热量来自哪个方向都能发挥作用。为此，团队设计出一种新型晶格材料，其结构可以在三个方向上自由调节。调控不同方向上的结构尺寸，能精确控制材料不同区域的导热性能，使其覆盖比以往更广的热导率范围，更接近理论上理想热隐身材料所需的性能。

随后，团队利用3D打印技术制造出精密的铝合金晶格结构，作为高导热材料，再通过模具浇注工艺填充低导热橡胶状材料，制备出这种复合热隐身装置。他们将该装置置于冷热区域形成温度梯度，并利用红外热像仪追踪热流在隐身装置周围的变化。与此前只能在二维平面或单一热流方向发挥作用的设计不同，无论热量从哪个方向传来，都能实现热隐身。它并非简单地阻挡热量，而是引导热流绕过目标物体。结果显示，从外部观察，温度场分布与没有放置物体时几乎一致，隐藏在热隐身装置中的目标仿佛根本不存在。而在隐身区域内部，温度保持均匀稳定，不受外界极端冷热环境影响。

为了进一步验证性能，团队还对高度复杂的三维几何结构进行了测试，包括细节丰富、类似人头的模型。他们表示，此前尚无实验性热隐身装置能在如此复杂的三维结构上实现这一水平的隐身效果。

团队表示，除敏感电子元件的精准热管理，这项技术也可应用于安全和国防等领域。从更广泛的意义上说，这项技术不仅是在隐藏物体，更是在隐藏和保护由热量携带的信息。