Áo choàng nhiệt 3D gần như giúp vật thể bên trong "tàng hình" trước camera hồng ngoại - Ảnh: MISSION LAB
Công nghệ mới không chỉ khiến vật thể "tàng hình" trước thiết bị dò nhiệt mà còn bảo vệ chúng khỏi môi trường có nhiệt độ khắc nghiệt, mở ra nhiều ứng dụng trong điện tử, quốc phòng và quản lý nhiệt, theo trang phys.org ngày 13-7.
Nghiên cứu do nhóm chuyên gia từ Đại học Illinois Urbana-Champaign (Mỹ) phối hợp với Đại học Kỹ thuật Đan Mạch thực hiện, vừa công bố trên tạp chí Nature Communications.
Trong nhiều năm, các nhà khoa học đã phát triển nhiều loại "áo choàng nhiệt". Mục tiêu là khiến nhiệt lượng đi vòng quanh một vật thể, làm camera hồng ngoại không thể phát hiện sự hiện diện của nó.
Tuy nhiên hầu hết các thiết kế trước đây chỉ hoạt động trong môi trường hai chiều hoặc khi nguồn nhiệt đến từ một hướng xác định, khiến chúng khó ứng dụng trong thực tế.
Để khắc phục hạn chế này, nhóm nghiên cứu đã quay trở lại các nguyên lý cơ bản của lý thuyết nhiệt học biến đổi và phát triển một loại vật liệu hoàn toàn mới.
Trọng tâm của công nghệ là cấu trúc mạng tinh thể 3D có thể điều chỉnh linh hoạt theo cả ba hướng.
Bằng cách thay đổi hình dạng và mật độ của mạng lưới này, các nhà khoa học kiểm soát chính xác khả năng dẫn nhiệt tại từng vị trí, buộc dòng nhiệt phải đi vòng quanh vật thể thay vì truyền xuyên qua.
Khác với nhiều nghiên cứu chỉ dừng ở mô phỏng trên máy tính, thiết bị mới đã được chế tạo và thử nghiệm trong phòng thí nghiệm.
Nhóm nghiên cứu sử dụng công nghệ in 3D để tạo mạng lưới nhôm có khả năng dẫn nhiệt cao, sau đó đổ đầy các khoảng trống bằng vật liệu giống cao su có độ dẫn nhiệt thấp. Sự kết hợp này tạo nên một vật liệu lai có khả năng điều hướng dòng nhiệt theo đúng thiết kế.
Trong thí nghiệm, thiết bị được đặt giữa nguồn nóng và nguồn lạnh để tạo ra chênh lệch nhiệt độ. Hình ảnh từ camera hồng ngoại cho thấy nhiệt lượng di chuyển vòng quanh vùng được che chắn, khiến trường nhiệt bên ngoài gần như không thay đổi.
Nói cách khác, vật thể bên trong dường như "biến mất" trước camera hồng ngoại, trong khi nhiệt độ bên trong vẫn được duy trì ổn định.
Để kiểm chứng khả năng hoạt động, nhóm nghiên cứu còn thử nghiệm với các vật thể có hình dạng rất phức tạp, bao gồm cả mô hình giống đầu người. Theo họ, chưa có thiết bị che giấu nhiệt nào trước đây đạt được mức độ phức tạp hình học và hiệu quả tương tự.
Các nhà khoa học kỳ vọng công nghệ này sẽ giúp kiểm soát nhiệt tốt hơn trong các vi mạch điện tử, bảo vệ những linh kiện nhạy cảm khỏi quá nhiệt, đồng thời có thể ứng dụng trong các hệ thống ngụy trang nhiệt hoặc bảo vệ thiết bị hoạt động trong môi trường khắc nghiệt.
