伊利诺伊大学团队在《自然通讯》发表首个全向3D热隐身斗篷，用铝格栅和硅橡胶引导热量绕开物体，红外成像下物体热轮廓消失，已成功隐藏人头等复杂形状。

在红外摄像头前，温暖物体通常在其较冷的环境中清晰突出。研究人员如今造出了一个三维隐身斗篷，能使热量绕过物体弯曲流动，抹除其热轮廓，同时保护内部空间免受极端温度影响。

该装置是首个为从几乎任何方向隐藏复杂物体而设计的实物3D热隐身斗篷。它不在屏障处阻挡热量，而是将热流重新导向隐藏区域周围，然后让热量继续沿原路径前进。对外部红外摄像头而言，温度模式看起来几乎未受干扰，好像那里根本没有物体。

这一方法最终可以改善微芯片和敏感电子元件周围的热控，也可能帮助保护极端环境中的设备，或降低用于定位人员和机械的红外热信号。

研究由伊利诺伊大学香槟分校土木与环境工程教授Shelly Zhang、博士后研究员Weichen Li和研究生Yibo Wang以及丹麦技术大学教授Ole Sigmund合作完成。成果发表于《自然通讯》。

Zhang说：”真正的热隐身斗篷应该无论热量从哪个方向来都能发挥作用。”她补充，该装置”可以在无限多个方向上隐藏复杂3D物体，同时保持内部温度稳定受保护。”此前实验性隐身斗篷仅控制平面表面或沿预定单一路径的热量，如果热从另一方向来，隐藏物体造成的温度扰动就会暴露行踪。

为突破这一限制，研究者回到变换热学理论，该理论计算热量如何绕过保护区重新连接而不留下明显干扰。挑战在于把这一 数学公式转化为可制造的结构。斗篷不同区域需要精心选择热导率，即沿不同方向以不同速率导热。研究人员用一种格栅材料解决了问题，该材料几何形状可在三维上独立调节，改变格栅的形状和排列使每个区域导热度各不相同，把实物装置拉近理想隐身斗篷预测条件。

下一步是证明设计能作为实物而非仅计算机模拟运作。研究者组合了两种载热能力差异巨大的材料。他们用3D打印精确铝格栅来创建斗篷内的高导热通路，再用模具铸造填充了导热慢得多的类橡胶材料。二者共同创建了受控的热通道，某些区域加速热流，其他区域限制热流，将能量导引绕过隐藏物体。

实验中，研究者将斗篷置于冷区和热区之间，用红外摄像头记录。从外部看，热模式几乎显示不出被隐藏物体的存在，热量绕过保护区并在其后重新汇合。斗篷内部温度保持均匀与外界隔绝。研究者随后升级难度，隐藏了包含人头形状细节的复杂三维形态，证明方法能适应不规则几何形状。

Zhang说：”任何需要精确热控或需要保护物体不被热检测发现的领域都能受益。这关乎隐藏和保护热量携带的信息。”目前装置主要设计用于改变从外部来袭的热量，隐藏自身产热的物体更难解决。研究人员现正计划研究能动态响应的智能多功能斗篷。Zhang总结道：”我们已经证明真正的3D全向热隐身斗篷是可行的。下一步是让斗篷不仅能隐藏和保护，还能以有用方式主动操控热量。”