В Иллинойсе создали 3D-плащ, скрывающий объекты от инфракрасных камер

Группа из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне вместе с коллегой из Технического университета Дании разработала и испытала, как они сообщают, первый трёхмерный тепловой плащ-невидимку. Устройство скрывает объекты от инфракрасных камер и одновременно защищает их от экстремальных температур. Работа опубликована в журнале Nature Communications.

Принцип в том, что плащ не блокирует тепло, а направляет его вокруг скрываемого объекта. В результате инфракрасное изображение показывает такую картину температур, словно объекта нет. Прежние тепловые плащи, как говорится в материале, были ограничены двумя измерениями или работали только при определённом направлении потока тепла. Новая конструкция, по словам авторов, работает независимо от того, с какой стороны приходит тепло.

Исследование выполнили профессор гражданской и экологической инженерии Шелли Чжан, постдок Вэйчэнь Ли и аспирант Ибо Ван в сотрудничестве с профессором Технического университета Дании Оле Сигмундом. Чжан также связана с кафедрой механики и инженерных наук и Национальным центром суперкомпьютерных приложений при университете. Исследование поддержали Национальный научный фонд США, фонд Виллума и Управление научных исследований ВВС США.

Ключевая идея, новый решётчатый материал, структуру которого можно независимо настраивать по трём направлениям. Это позволяет управлять тем, насколько эффективно тепло проходит через разные части плаща. По сравнению с прежними решениями материал даёт гораздо более широкий диапазон теплопроводности, близко подходя к свойствам, которые теоретически нужны для идеального плаща. Конкретные значения теплопроводности в тексте не приведены.

Устройство не осталось компьютерной моделью. Исследователи напечатали на 3D-принтере по металлу сложную алюминиевую решётку, которая даёт пути для эффективной теплопроводности, а оставшиеся пустоты методом литья в форму заполнили резиноподобным материалом, плохо проводящим тепло.

Для испытаний плащ поместили между горячей и холодной областями, создав перепад температур, из-за которого тепло шло через окружающую среду. Картину температур снимали инфракрасной камерой. Тепло обтекало скрытую область, сохраняя окружающий температурный рисунок: для камеры область выглядела так, как если бы объекта не было. Температура внутри плаща при этом оставалась равномерной, то есть скрытое пространство было защищено от внешних условий.

Команда также проверила плащ на сложных объектах и успешно скрыла детальные трёхмерные формы, включая фигуры, похожие на человеческие головы. По словам авторов, прежние экспериментальные тепловые плащи не показывали сопоставимого сочетания геометрической сложности и качества маскировки.

Авторы видят применение в электронике: отвод тепла от чувствительных компонентов, тепловой режим микросхем, защита устройств в тяжёлых условиях. Также они упоминают безопасность и оборону: будущие версии, возможно, помогут скрывать людей или оборудование от систем тепловой разведки. Это пока потенциальные применения, а не продемонстрированные.

Следующая задача, скрывать объекты, которые сами выделяют тепло: нынешний плащ защищает только от тепла, приходящего снаружи. Для этого нужны материалы, активно управляющие теплом внутри скрытой области. Как заявила Чжан в материале: «Мы показали, что настоящий трёхмерный всенаправленный тепловой плащ возможен. Следующий шаг, плащи, которые не только скрывают и защищают, но и активно управляют теплом с пользой».

Ключевые факты

Исследователи из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне и Технического университета Дании построили и испытали, по их словам, первый трёхмерный тепловой плащ; статья вышла в Nature Communications.
Плащ направляет тепло в обход объекта, а не блокирует его, поэтому инфракрасная камера видит картину, как будто объекта нет, а температура внутри остаётся равномерной.
Конструкция: напечатанная на 3D-принтере по металлу алюминиевая решётка, пустоты которой залиты литьём резиноподобным материалом с плохой теплопроводностью.
Скрыты сложные трёхмерные формы, включая фигуры, похожие на человеческие головы; применение в электронике и обороне пока лишь потенциальное.
Плащ защищает только от внешнего тепла; следующая цель, скрывать объекты, которые сами выделяют тепло.

Почему это важно

Раньше тепловые плащи работали только в двух измерениях или для тепла, идущего в одном направлении. Здесь, как утверждают авторы, впервые показан работающий экспериментальный образец, который скрывает сложный трёхмерный объект при любом направлении потока тепла. Ключ, решётчатый материал с независимой настройкой по трём направлениям, дающий широкий диапазон теплопроводности. Важно и то, что дело не ограничилось расчётами: устройство изготовили и проверили инфракрасной камерой.

Кому это важно

В первую очередь тем, кто занимается тепловым режимом электроники: авторы говорят о возможности направлять тепло от чувствительных компонентов и улучшать охлаждение микросхем. Также работа интересна инженерам по тепловой защите, материаловедам и специалистам по маскировке от инфракрасного обнаружения. Работу поддержало, среди прочих, Управление научных исследований ВВС США.

Как это применить

Готового продукта здесь нет: это лабораторная демонстрация. Сроков коммерциализации и планов по применению в электронике или обороне в материале не названо. Практический смысл пока в принципе: решётку из хорошо проводящего металла, заполненную плохо проводящим материалом, можно спроектировать так, чтобы управлять потоком тепла. Исследователи называют потенциальными областями охлаждение микросхем, защиту электроники и маскировку от тепловых систем обнаружения.

Можно ли доверять

Результат опубликован в рецензируемом журнале Nature Communications (2026, том 17, выпуск 1), а пересказ основан на материале пресс-службы университета, размещённом на ScienceDaily. Утверждение о «первом» трёхмерном плаще и о превосходстве над прежними экспериментальными плащами исходит от самой команды. Количественных показателей (температур, перепадов, остаточной ошибки маскировки, размеров плаща) в тексте нет, так что оценить качество маскировки в цифрах по нему нельзя.

Риски и подводные камни

Плащ испытан только на тепле, приходящем снаружи; скрыть объект, который сам выделяет тепло, пока не получается, для этого нужны материалы, активно управляющие теплом. Проверяли его на геометрических формах, включая фигуры, похожие на человеческие головы; демонстрации на людях или реальной технике в материале нет. Применения в обороне и электронике названы возможными в будущих версиях, а не достигнутыми.

«Мы показали, что настоящий трёхмерный всенаправленный тепловой плащ возможен.»

— Шелли Чжан, профессор Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне