Capturados por câmeras infravermelhas, os objetos quentes geralmente permanecem invisíveis em ambientes mais frios. Agora, uma equipa de investigação científica da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign, nos Estados Unidos, e da Universidade Técnica da Dinamarca desenvolveram com sucesso a primeira capa de invisibilidade física que pode guiar o fluxo de calor num espaço tridimensional. O dispositivo não apenas elimina o contorno térmico de um objeto, tornando-o “invisível” do ponto de vista infravermelho, mas também protege o interior de temperaturas extremas.Resultados de pesquisas relevantes foram publicados na revista Nature Communications.
Diferente do tradicional bloqueio de condução de calor, esta capa tridimensional de invisibilidade térmica funciona guiando o calor ao longo de uma rota predeterminada ao redor da área protegida e restaurando a rota de condução original do outro lado. Para câmeras infravermelhas externas, a distribuição do campo de temperatura circundante é quase inalterada, como se não houvesse obstáculos no espaço.
Antes disso, a maioria dos experimentos de camuflagem térmica só conseguiam obter controle ao longo de um plano ou de uma rota única específica. Uma vez que o calor vem de outras direções, a perturbação de temperatura causada pelo objeto oculto ainda estará exposta. Para superar o problema da "invisibilidade omnidirecional", os pesquisadores realizaram cálculos baseados na teoria da "termodinâmica de transformação" e usaram um projeto preciso para manter o campo de temperatura ambiente estável quando o calor contorna áreas específicas.
Para transformar o modelo matemático teórico em realidade, a equipe de pesquisa combinou dois materiais com condutividades térmicas extremamente diferentes: eles usaram tecnologia de impressão 3D para criar uma fina estrutura de alumínio com alta condutividade térmica como canal de condução de calor e, ao mesmo tempo, despejaram um material semelhante a borracha que conduz o calor extremamente lentamente nas lacunas. Esta combinação de materiais de alta e baixa condutividade térmica cria com sucesso um caminho de fluxo de calor controlável que acelera a transferência de calor em algumas áreas e restringe outras áreas, guiando assim com precisão a energia térmica em torno do objeto a ser protegido.
Em testes de laboratório, os pesquisadores colocaram a capa de invisibilidade entre as extremidades quentes e frias e usaram câmeras infravermelhas para registrar o fluxo de calor. Os resultados mostram que, vista de fora, a área interna protegida causa pouca perturbação no campo térmico externo e a temperatura interna permanece estável por toda parte. Posteriormente, a equipe de pesquisa também conduziu com sucesso testes de invisibilidade térmica em objetos tridimensionais irregulares, incluindo formatos complexos de cabeças humanas, comprovando a adaptabilidade da tecnologia a formas geométricas complexas.
Esta tecnologia apresentará amplas perspectivas de aplicação nas áreas de controle de dissipação de calor microeletrônica, proteção de equipamentos para ambientes extremos e defesa e segurança nacional. Por exemplo, pode direcionar o calor em torno de componentes eletrônicos sensíveis ou reduzir a assinatura infravermelha de pessoas e máquinas, evitando que sejam detectados por equipamentos de imagem térmica infravermelha. A equipe de pesquisa afirmou que o próximo passo em pesquisas futuras será desenvolver uma capa de invisibilidade térmica inteligente com capacidades de resposta dinâmica para lidar com o gerenciamento térmico e as necessidades de invisibilidade de objetos internos com autoaquecimento.