В новом подходе к маскировке невидимости команда французских исследователей предложила изолировать или маскировать объекты от источников тепла - по сути, "тепловую маскировку". Этот метод, который исследователи описывают в журнале открытого доступа Оптического общества (OSA) Optics Express, использует некоторые из тех же принципов, что и оптическая маскировка, и может привести к новым способам контроля тепла в электронике и, в еще большем масштабе, может когда-нибудь оказаться полезным для космических аппаратов и солнечных технологий.

Себастьян Генно, сотрудник Университета Экс-Марселя и Национального центра научных исследований Франции (CRNS), решил вместе с коллегами из CRNS исследовать, возможен ли аналогичный подход для термодиффузии.

"Нашей ключевой целью в этом исследовании было контролировать рассеивание тепла способом, аналогичным тому, который уже был достигнут для волн, таких как световые или звуковые волны, с помощью инструментов трансформационной оптики", - говорит Генно.

Хотя в этой технологии используются те же фундаментальные теории, что и в недавних достижениях в области оптической маскировки, есть ключевое отличие. До сих пор, объясняет он, исследования в области маскировки вращались вокруг манипулирования траекториями волн. К ним относятся электромагнитные (свет), звуковые (давление), эластодинамические (сейсмические) и гидродинамические (океанские) волны. Он указывает, что самое большое различие в их изучении тепла заключается в том, что физическое явление - это диффузия, а не распространение волн.

"Тепло - это не волна - оно просто распространяется из горячих регионов в холодные", - говорит Генно. "Математика и физика в игре сильно отличаются. Например, волна может распространяться на большие расстояния с небольшим ослаблением, тогда как температура обычно распространяется на меньшие расстояния. "

Чтобы создать свой плащ-невидимку, Генно и его коллеги применили математику трансформационной оптики к уравнениям для термодиффузии и обнаружили, что их идея может сработать.

В их двумерном подходе тепло течет от горячего к холодному объекту с величиной теплового потока через любую область пространства, представленную расстоянием между изотермами (концентрическими кольцами диффузии). Затем они изменили геометрию изотерм, чтобы они проходили по кругу, а не через круглую область справа от источника тепла - так что любой объект, помещенный в эту область, может быть защищен от потока тепла (см. Изображение).

"Мы можем спроектировать плащ так, чтобы тепло рассеивалось вокруг области невидимости, которая затем защищена от тепла. Или мы можем заставить тепло концентрироваться в небольшом объеме, который затем будет нагреваться очень быстро ", - говорит Генно.

Способность защищать область от тепла или концентрировать его - очень желательные характеристики для широкого спектра применений. Защита наноэлектронных и микроэлектронных устройств от перегрева, например, является одной из самых больших проблем, стоящих перед электронной и полупроводниковой промышленностью, и областью, в которой тепловая маскировка может оказать огромное влияние. В более широком масштабе и в далеком будущем большие компьютеры и космические корабли также могут принести большую пользу. И с точки зрения концентрации тепла, это характеристика, которую солнечная промышленность должна найти интригующей.

Генно и его коллеги сейчас работают над созданием прототипов своих тепловых плащей для микроэлектроники, которые, как они ожидают, будут готовы в течение следующих нескольких месяцев.