Группа исследователей изучила возможность создания полной инфракрасной невидимости, основываясь на принципах, до того использовавшихся для получения оптической невидимости. Кроме военного применения, метод может оказаться эффективным для контроля перегрева электронных компонентов в компьютерах и, возможно, при реализации тепловой защиты космических кораблей и даже солнечных батарей (кратко об этом мы уже писали).

Как известно, чтобы добиться невидимости в оптическом диапазоне, нужно применить способность метаматериалов пропускать световой луч через себя по сколь угодно изогнутой траектории. Однако для тепла ситуация сильно отличается. Здесь труднее манипулировать волнами: тепло распространяется не так, как световая волна. «Тепло — это не волна, оно просто идёт от тёплых участков к холодным», — любезно поясняет Себастьян Жаннэ, исследователь из Марсельского университета (Франция).

Рис. 1. Благодаря разноскоростной передаче тепла в изолирующем многослойном материале наблюдатель с тепловизором увидит за объектом ту же картину, что и перед ним. (Здесь и ниже изображения Sebastien Guenneau et al).

Чтобы добиться невидимости для исследованной теоретически модели, требуется изоляция 200-микрометрового объекта 300-микрометровой оболочкой из 20-слойного материала с разной теплопроводностью различных участков.

Огромное отличие тепловой шапки-невидимки от оптической в том, что она не требует для своего производства никаких метаматериалов: достаточно просто скомпоновать имеющиеся вещества с различной теплопроводностью, в частности металлы и пластики. При этом стоимость их будет радикально ниже, чем у полностью искусственных метаматериалов, производство которых требует нанотехнологий.

Похоже, как и в случае магнитных волн, сверхдорогие устройства не понадобятся, и создание объектов, невидимых в тепловом диапазоне, будет весьма доступно. В настоящее время г-н Жаннэ вместе с коллегами как раз сооружают первый образец такого устройства, рассчитывая завершить труды в ближайшие месяцы.

Рис. 2. Тепловая невидимость (слева) может работать и в обратном направлении — скажем, для создания высокоэффективного концентратора тепла (справа).

Среди сфер применения устройства Себастьян Жаннэ выделяет маскировку людей и техники в ночных условиях (от прицелов ночного видения и ракет с инфракрасным наведением), а также защиту электронных компонентов компьютерной техники от нагрева соседними чипами. К примеру, северный мост получает куда больше тепла от процессора и пр.; тепловая невидимость приведёт к тому, что жар будет обтекать его без вреда для производительности компонента, падающей при нагреве.

Другим возможным применением называется инвертирование принципа тепловой невидимости, то есть создание эффективных концентраторов теплового излучения. Вспомним, что производительность сегодняшних солнечных батарей напрямую зависит от умеренной температуры фотоэлемента, КПД которого также падает при перегреве.

Применение тепловой шапки-невидимки могло бы в значительной степени решить вопрос поддержания их эффективности на приемлемом уровне.