为物体披上热力学“隐身衣”_风闻

研究人员报告了一种基于热力学原理的隐身方法。即使在温度随时间变化的情况下，该方法也可以对传热进行微调。

研究人员施展热力学魔术，让物体在热成像摄像机前“消失”了。

你能感觉到热量吗？对于测量红外辐射的热成像相机而言，热量是可见的。eurekalert.org网站当地时间5月11日报道，由美国犹他大学研究人员Fernando Guevara Vasquez和Trent DeGiovanni领导的国际小组在《英国皇家学会学报A辑》中发表论文，阐述了一种基于热力学原理的隐身方法。它既不需要Romulan隐身装置，也不需要哈利·波特的隐身衣。研究人员表示，即使在温度不断变化的情况下，该方法也可以对传热进行精细调控。热力学“隐身衣”的潜在应用场景包括：隔离电路中产生热量的部分（如电源），以防止它干扰热敏设备（如热敏摄像机）；精确控制材料的冷却时间和温度，使其以特定方式结晶。

隐身设备一直是科幻小说的热门元素。近年来，科学家们找到了多种将科幻情节变为现实的方法（例如：利用超材料使光线发生偏折，使物体进入隐身态）。正如人类眼睛能够看到发光或反光的物体，热成像相机也能发现产生或反射红外辐射的物体。翻译成数学术语：如果一个物体周围有热源，它就能够像不存在的物体一样模拟热量传递，那么这个物体对热成像摄像机来说就是不可见的。

新方法的新奇之处在于，Vasquez等人使用简单的热泵完成了物体的隐形化。冰箱是最简单的家用热泵例子之一：为了冷却食品，冰箱将热量从内部泵输送到外部。Vasquez认为，使用热泵比应用复杂的隐身材料更灵活。举例而言，研究人员能够让一个物体看起来像是另一个物体。Vasquez说：“从热测量角度来看，我们能让苹果看起来像是橘子。”

通过完成必要的数学工作，研究人员证实，借助物体周围的热泵环，我们可以隐藏物体热量或模拟另一种物体的热量特征。Vasquez表示，这项研究仍然是理论性的，模拟假设了一个能在物体周围反射或偏折微量热量的探测点热源。其缺点在于，探测点热源的温度必须是已知的。不过，这种热力学隐身术在目前的技术范围内具备可实现性——我们可以使用小型热泵Peltier元件，在金属-金属界面处传递热量。

由于热传递及扩散与药物传递及扩散的数学原理非常相似，热力学隐身技术有望在药物传递领域大展拳脚。此外，光在雾等漫反射介质中表现出的数学原理，也有应用于视觉隐形的潜力。

（部分图片来源于网络）

◎编译 | 德克斯特 

◎审稿 | 西莫

◎责编 | 陈之涵

◎期刊来源 | 《英国皇家学会学报A辑》

◎期刊编号| 1364-5021

◎原文链接：

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

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