伊利诺伊大学团队打造可从任意方向工作的3D热斗篷

打印派   2026-07-16 07:58:34

伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究团队联合丹麦技术大学,在《自然·通讯》期刊上发表了一项可能改变热管理技术格局的成果:他们成功制造出全球首个能够从任意方向屏蔽红外探测的三维热隐身装置。 此前的热斗篷仅在二维平面或单一热流方向上有效,而这款新设计几乎能从任何角度引导热量绕过物体,使红外相机下的目标空间呈现一片空白。对于依赖热特征追踪的国防侦察和需要精密热防护的电子设备领域而言,这无异于打开了一扇通往“热学隐形”的工程之门。

领导该项目的土木与环境工程教授Shelly Zhang一语道破了这项突破的核心:“一个真正的热斗篷,应该无论热量从哪个方向来都能起效。”团队回溯到变换热力学的理论源头,开发出一种可沿三轴调控的晶格基材料,实现了比以往方法更宽广的区域热传导控制范围。这一设计并未停留在仿真阶段,而是被真正制造了出来:高导热部分采用3D打印的铝晶格结构,随后通过模具铸造将橡胶类低导热材料填充其中,形成导热性能精确可控的复合结构。

在实验室测试中,研究人员将装置置于冷热区域之间,用红外相机追踪热流的绕行轨迹。从外部观测,温度场表现得仿佛中间空无一物,而装置内部则保持均匀温度,与外界极端温差隔绝。团队甚至成功“隐藏”了包括精细头部形状在内的复杂几何体,并指出在几何复杂度与综合性能的结合上,此前尚无任何实验性热斗篷能与之匹敌。这项由美国国家科学基金会、Villum基金会及空军科学研究办公室资助的研究,其潜在应用已清晰指向敏感电子设备的热管理,以及人员或装备的热特征隐蔽等安全与国防场景。

不过,当前的装置尚需外部冷热源驱动才能工作,团队已在规划下一步:研制能够遮蔽自身发热物体的热斗篷。一旦攻克这一关,从军事目标的红外隐身到高功率芯片的定向散热,都将拥有全新的工程解决方案。


0

20 0

发表评论

登陆后参与评论