اختصاصی دیدبان شمال:
به گزارش دیدبان شمال از اینترستینگ انجینیرینگ، محققان اولین «پوشش حرارتی» سهبعدی و همهجهته را توسعه دادهاند که قادر است اشیاء را از هر جهتی برای دوربینهای مادون قرمز نامرئی کند.
در مقایسه با طرحهای قبلی که فقط در دو بعد یا در یک زاویه کار میکردند، این دستگاه جدید به جای مسدود کردن گرما، آن را در اطراف جسم هدایت میکند و باعث میشود که «به نظر برسد که چیزی آنجا نیست».
شلی ژانگ، استاد مهندسی عمران و محیط زیست در دانشگاه ایلینوی اوربانا-شمپین، گفت: «یک شنل حرارتی واقعی باید فارغ از اینکه گرما از کجا میآید، کار کند. دستگاه ما میتواند یک شیء سهبعدی پیچیده را در بینهایت جهت پنهان کند و در عین حال دمای داخل آن را پایدار و محافظتشده نگه دارد.».
شلی ژانگ، استاد مهندسی عمران و محیط زیست در دانشگاه ایلینوی اوربانا شمپین، گفت: «یک شنل حرارتی واقعی باید فارغ از اینکه گرما از کجا میآید، کار کند. دستگاه ما میتواند یک شیء سهبعدی پیچیده را در بینهایت جهت پنهان کند و در عین حال دمای داخل آن را پایدار و محافظتشده نگه دارد.».
پایان امضاهای حرارتی؟
معمولاً عواملی مانند سربازان، پهپادها یا میکروچیپهای بیش از حد گرم شده، یک امضای حرارتی مشخص از خود منتشر میکنند که باعث میشود در تاریکی به راحتی قابل تشخیص باشند. با این حال، این ماده نوآورانه با تغییر نحوه انتشار و شناسایی گرما، امضاهای حرارتی را از صفحه نمایشهای مادون قرمز به طور کامل پاک میکند.
برای حل مشکلی که سالها دانشمندان مواد را سردرگم کرده بود، این تیم به ریاضیات بنیادی انتقال حرارت بازگشت. مواد استاندارد و موجود در بازار کافی نبودند و نیاز به یک ساختار کاملاً جدید برای شنل بود. نتیجه یک چارچوب شبکهای پیچیده چاپ سهبعدی است که شبیه یک لانه زنبوری پیشرفته است.
این دستگاه هیبریدی که به صورت فیزیکی ساخته و با موفقیت آزمایش شده است، دارای یک شبکه آلومینیومی چاپ سهبعدی برای رسانایی حرارتی بالا است که از طریق ریختهگری قالب با مادهای لاستیکمانند با رسانایی کم پر شده است.
تنظیمات سهبعدی ابعاد شبکه، امکان تنظیم دقیق رسانایی حرارتی موضعی را فراهم کرد. وقتی گرما به شنل برخورد میکند، به جسم داخل آن نفوذ نمیکند. گرما مانند آبی که در رودخانه از کنار یک سنگ صاف عبور میکند، در اطراف پوسته بیرونی میلغزد و به آرامی در طرف دیگر به هم میچسبد.
برای یک دوربین مادون قرمز که به این چیدمان نگاه میکند، منظره حرارتی کاملاً دست نخورده به نظر میرسد. جسم از دید ناپدید میشود.
فناوریهای قدیمیتر در صورت تغییر محیط یا زاویه دید، شکست میخوردند، اما این نوآوری، خطای دید خود را در سطوح پیچیده و محیطهای پویا حفظ میکند.
کاربردهای بیشماری دارد
در آزمایش، این ماده در گرادیانهای دمایی شدید قرار داده شد و از یک دوربین مادون قرمز برای ردیابی جریان گرما استفاده شد.
برای یک ناظر بیرونی، میدان دما کاملاً طبیعی به نظر میرسید، گویی جسم پنهان اصلاً آنجا نبود. در حالی که فضای داخلی ناحیهی پوشیده در دمایی ایمن و یکنواخت باقی میماند و از نوسانات شدید خارجی در امان میماند.
برای فراتر رفتن از این محدودیتها، محققان حتی با موفقیت هندسههای بسیار نامنظم، از جمله یک مدل سهبعدی دقیق از سر انسان را پنهان کردند.
کاربردهای آینده آن بسیار زیاد است. در فناوری مصرفی، این شنل میتواند نحوه مدیریت گرما در داخل میکروچیپهای در حال کوچک شدن را تغییر دهد و نقاط حساس مخرب را به طور کامل از قطعات الکترونیکی شکننده دور کند. در دفاع، ارزش نظامی آن کاملاً مشهود است. تانکها، پهپادها و پرسنل میتوانند به طور بالقوه در قلمرو دشمن حرکت کنند و کاملاً از حسگرهای ردیاب گرما یا نظارت حرارتی هوایی پنهان شوند.
ژانگ گفت: «هر حوزهای که نیاز به کنترل دقیق گرما داشته باشد یا نیاز به محافظت از چیزی در برابر تشخیص حرارتی داشته باشد، میتواند از این کار بهرهمند شود. اما ما آن را به طور گستردهتری نیز میبینیم: این کار در مورد پنهان کردن و محافظت از اطلاعاتی است که توسط گرما حمل میشوند.».
هدف بعدی آنها ساخت شنلهای «هوشمند» است. آنها میخواهند موادی بسازند که بتوانند گرمای داخلی یک جسم را حس کنند و آن انرژی را به صورت پویا در صورت نیاز از بین ببرند.
این کار یک تلاش بینالمللی بود که با همکاری دانشگاه فنی دانمارک (DTU) توسعه داده شد.
