Revolucionario manto de invisibilidad térmica oculta objetos de cámaras infrarrojas

Investigadores de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign anunciaron el desarrollo de un innovador manto de invisibilidad térmica en tres dimensiones, capaz de ocultar objetos complejos de las cámaras infrarrojas. Este dispositivo no solo protege a los objetos de temperaturas extremas, sino que también permite que parezcan invisibles a la vista térmica desde casi cualquier dirección.

El manto fue diseñado para superar las limitaciones de los dispositivos anteriores, que solo podían funcionar en dos dimensiones o cuando el calor se desplazaba en una dirección específica. La nueva tecnología guía el calor alrededor de un objeto, creando un patrón de temperatura que hace que el objeto parezca ausente en las imágenes infrarrojas.

El equipo de investigación, liderado por la profesora Shelly Zhang, el investigador postdoctoral Weichen Li y el estudiante de posgrado Yibo Wang, trabajó en colaboración con el profesor Ole Sigmund de la Universidad Técnica de Dinamarca. Sus hallazgos fueron publicados en la revista Nature Communications.

"Un verdadero manto térmico debe funcionar sin importar de dónde provenga el calor", afirmó Zhang. "Nuestro dispositivo puede ocultar un objeto tridimensional complejo en un número infinito de direcciones mientras mantiene la temperatura interna estable y protegida".

El desafío de crear un manto térmico funcional en tres dimensiones ha sido significativo. Los dispositivos experimentales anteriores solo podían redirigir el calor en superficies planas o a lo largo de una dirección de flujo de calor. Para abordar estas limitaciones, los investigadores revisaron los principios fundamentales de la termótica de transformación, un campo que estudia cómo se puede redirigir el calor a través de materiales diseñados especialmente.

La solución se encontró en un nuevo material basado en una estructura de celosía, que permite ajustar su forma en tres direcciones. Esto les proporciona la capacidad de controlar cómo se transmite el calor a través de diferentes partes del manto, logrando un rango mucho más amplio de conductividades térmicas que los diseños anteriores.

El equipo no solo se quedó en simulaciones por computadora, sino que construyó un dispositivo funcional mediante impresión 3D de metal para crear una celosía de aluminio, que facilita la conducción del calor. Luego, llenaron los espacios restantes con un material similar a la goma que conduce el calor de manera deficiente, logrando así un control preciso sobre el movimiento del calor.

Para probar el dispositivo, colocaron el manto entre regiones de diferentes temperaturas y monitorearon los patrones térmicos resultantes con una cámara infrarroja. Los experimentos confirmaron que el dispositivo podía guiar el calor alrededor del área oculta, manteniendo el patrón térmico circundante y logrando que el área pareciera vacía ante las cámaras infrarrojas.

Los investigadores también comprobaron la capacidad del manto para ocultar objetos con geometrías tridimensionales complejas, incluyendo formas detalladas que asemejan cabezas humanas. Este avance supera las capacidades de los mantos térmicos experimentales anteriores, que no lograron combinar complejidad geométrica y rendimiento de ocultamiento de manera comparable.

Las aplicaciones potenciales de esta tecnología son numerosas. En el ámbito de la electrónica, el manto podría ayudar a dirigir el calor lejos de componentes sensibles y mejorar la gestión térmica en microchips, protegiendo dispositivos que operan en condiciones exigentes.

Además, se vislumbran aplicaciones en seguridad y defensa, donde versiones futuras del manto podrían ayudar a ocultar personas o equipos de sistemas de detección térmica, así como proteger activos valiosos de condiciones térmicas severas. Zhang expresó: "Cualquier campo que necesite un control preciso del calor o que requiera proteger algo de ser detectado térmicamente podría beneficiarse de este trabajo".

Sin embargo, los investigadores no se detienen aquí. Su próximo objetivo es desarrollar versiones más sofisticadas del manto que puedan ocultar objetos que generan calor en lugar de solo protegerlos del calor externo. Esto requerirá materiales que puedan controlar activamente el calor dentro de la región oculta.

"Hemos demostrado que un verdadero manto térmico omnidireccional en 3D es posible", concluyó Zhang. "El siguiente paso es crear mantos que no solo oculten y protejan, sino que también manipulen el calor de manera útil".