為物體披上熱力學“隱身衣”_風聞

研究人員報告了一種基於熱力學原理的隱身方法。即使在温度隨時間變化的情況下，該方法也可以對傳熱進行微調。

研究人員施展熱力學魔術，讓物體在熱成像攝像機前“消失”了。

你能感覺到熱量嗎？對於測量紅外輻射的熱成像相機而言，熱量是可見的。eurekalert.org網站當地時間5月11日報道，由美國猶他大學研究人員Fernando Guevara Vasquez和Trent DeGiovanni領導的國際小組在《英國皇家學會學報A輯》中發表論文，闡述了一種基於熱力學原理的隱身方法。它既不需要Romulan隱身裝置，也不需要哈利·波特的隱身衣。研究人員表示，即使在温度不斷變化的情況下，該方法也可以對傳熱進行精細調控。熱力學“隱身衣”的潛在應用場景包括：隔離電路中產生熱量的部分（如電源），以防止它干擾熱敏設備（如熱敏攝像機）；精確控制材料的冷卻時間和温度，使其以特定方式結晶。

隱身設備一直是科幻小説的熱門元素。近年來，科學家們找到了多種將科幻情節變為現實的方法（例如：利用超材料使光線發生偏折，使物體進入隱身態）。正如人類眼睛能夠看到發光或反光的物體，熱成像相機也能發現產生或反射紅外輻射的物體。翻譯成數學術語：如果一個物體周圍有熱源，它就能夠像不存在的物體一樣模擬熱量傳遞，那麼這個物體對熱成像攝像機來説就是不可見的。

新方法的新奇之處在於，Vasquez等人使用簡單的熱泵完成了物體的隱形化。冰箱是最簡單的家用熱泵例子之一：為了冷卻食品，冰箱將熱量從內部泵輸送到外部。Vasquez認為，使用熱泵比應用複雜的隱身材料更靈活。舉例而言，研究人員能夠讓一個物體看起來像是另一個物體。Vasquez説：“從熱測量角度來看，我們能讓蘋果看起來像是橘子。”

通過完成必要的數學工作，研究人員證實，藉助物體周圍的熱泵環，我們可以隱藏物體熱量或模擬另一種物體的熱量特徵。Vasquez表示，這項研究仍然是理論性的，模擬假設了一個能在物體周圍反射或偏折微量熱量的探測點熱源。其缺點在於，探測點熱源的温度必須是已知的。不過，這種熱力學隱身術在目前的技術範圍內具備可實現性——我們可以使用小型熱泵Peltier元件，在金屬-金屬界面處傳遞熱量。

由於熱傳遞及擴散與藥物傳遞及擴散的數學原理非常相似，熱力學隱身技術有望在藥物傳遞領域大展拳腳。此外，光在霧等漫反射介質中表現出的數學原理，也有應用於視覺隱形的潛力。

（部分圖片來源於網絡）

◎編譯 | 德克斯特 

◎審稿 | 西莫

◎責編 | 陳之涵

◎期刊來源 | 《英國皇家學會學報A輯》

◎期刊編號| 1364-5021

◎原文鏈接：

https://www.eurekalert.org/pub_releases/2021-05/uou-htt051121.php

版權聲明：本文為原創編譯版，中文內容僅供參考，一切內容以英文原版為準。

轉載請註明來源“科學大觀園雜誌”微信公眾號。