| | 15 февраля 2014 | Новости науки и техники
Ученые Сингапура создали два варианта теплового слой невидимым
Развития различные устройства сокрытия, своего рода слои-невидимок, является одним из самых «горячих» научных исследований по актуальным вопросам. Это объясняется не популярностью книг из серии о Гарри Поттере, эти устройства могут и уже используются на разнообразие научного и технологического оборудования, выполняя очень уникальные особенности. С появлением на горизонте метаматериалов, материалов имеют сложную внутреннюю структуру или сложную структуру поверхности, ученые обнаружили, что на их основе можно создать устройства, преломляющие микроволновое излучение очень редко, делать волны излучения удвоения объектов. Так появились первые устройства сокрытия, и продолжать работать в этом направлении привела к появлению устройств, работающих в диапазонах видимого и инфракрасного света.
Две независимые группы ученых из Сингапура разработали два различных варианта реализации устройства для скрытия объектов от тепловой поток, вариант слой невидимым. Создавая эти устройства, ученые также использовали метаматериалы, но принцип ее работы отличается от принципа преломления нелинейных волн различных диапазонов. Все дело в том, что передача тепла не имеет волновой природы, таким образом, тепловые потоки ведут себя совсем иначе, преломляются и отражают совершенно по-другому, чем электромагнитные волны. Но это не означает, что в определенных обстоятельствах, не может скрыть объект, сделав его «невидимым» для потока тепла.
Идея, легшая в основу слоев тепло-невидимок, заключается в создании искусственной среды, в которой тепло, потоки движутся, не проходя через некоторые точки, в которых находятся «скрытых» объектов. С помощью сложных материалов особым образом, ученые сделали теплового потока, ведут себя как Электромагнитная волна, которая позволила отклонить траекторию его распространения и обвести определенную область пространства.
Первая группа использовала метаматериал, состоящий из слоев металла, который является хорошим проводником тепла, и слои термоизолятора, нормальная пена. Внутри круга, изготовленного из такого метаматериала, был помещен алюминиевый цилиндр, который был скрываемым объекта, и вся эта конструкция была помещена в блок из теплопроводящего материала. Поток тепла, который перемещается с одной стороны кадра в другую, оказался на его пути препятствия огибал скрываемый объект, двигаясь по пути наименьшего сопротивления металлических проводников. Точное знание тепловых характеристик используемых материалов и расчет размеров устройств позволило ученым добиться того, что поток тепла из пределах устройство, строго на спине. С этого потока тепло не проникало внутрь устройства, температуры алюминиевого цилиндра оставался в течение длительного периода времени, а мощность теплового потока — вход и выход должны быть примерно одинаковыми.
Устройство, созданное для второй группы ученых из Сингапура, имеет примерно тот же принцип, что и первая. Только вместо металла и пены, ученые использовали воздух, который является плохим проводником тепла, меди, которая обладает высокой теплопроводностью, и нержавеющая сталь, теплопроводность которого выше теплопроводности воздуха, но ниже теплопроводности меди. Скрываемый объект, в данном случае, помещался внутри воздушного кармана, в окружении слоев нержавеющей стали и меди.
К сожалению, оба устройства в том виде, в котором они существуют сейчас, не служат никакой практической пользы. Но на основе разработанных технологий, можно создать с помощью более эффективных технологий, которые могут быть очень полезны для контроля распределения теплового потока внутри электронных устройств и внутри кристаллов полупроводников. И один из возможных областей применения технологии тепловой маскировке, по мнению ученых, это может быть система тепловой защиты батареи, что не позволит перегреваться и включается во время зарядки аккумуляторных батарей мобильных телефонов и ноутбуков.
