Il mantello termico della stampante 3D rende invisibili gli oggetti alle telecamere a infrarossi

Un team di ricerca dell'Università dell'Illinois di Urbana-Champaign ha sviluppato un tipo di mantello termico realizzato utilizzando la tecnologia di stampa 3D che rende gli oggetti invisibili alle telecamere a infrarossi. Il dispositivo funziona reindirizzando il calore intorno all'oggetto piuttosto che bloccarlo, rendendo l'oggetto effettivamente inesistente ai sensori a infrarossi. Tuttavia, gli oggetti nascosti non devono generare il proprio calore. Il mantello termico fornisce anche protezione contro temperature estreme pur mantenendo la stabilità interna. L'invenzione è stata descritta in uno studio intitolato "Mantelli termici a forma libera in tre dimensioni", pubblicato su Nature Communications.

Secondo Shelly Zhang, professore di ingegneria civile e ambientale all'università, il nuovo design funziona indipendentemente dalla direzione da cui proviene il calore. "Il nostro componente può nascondere oggetti 3D complessi da infinite direzioni mantenendo la temperatura all'interno stabile e protetta", ha detto. "I progetti precedenti erano limitati a nascondere oggetti da angoli specifici, essenzialmente bidimensionali o lungo un singolo percorso di flusso di calore. Questo nuovo approccio reindirizza il calore in entrata intorno all'oggetto, creando l'illusione che nulla sia presente".

Il materiale utilizzato nel mantello termico è una nuova struttura ibrida composta da un reticolo metallico riempito con una sostanza simile alla gomma che ha una bassa conducibilità termica. Questa combinazione consente al mantello di guidare il calore attorno all'oggetto in modo efficiente. I ricercatori hanno testato i mantelli termici su varie forme geometriche complesse, comprese forme simili a teste. Utilizzando telecamere a infrarossi, hanno osservato come il calore scorreva intorno agli oggetti coperti. Il campo di temperatura risultante appariva come se l'oggetto non fosse lì, mentre la temperatura interna rimaneva in gran parte invariata. I mantelli termici sperimentali hanno dimostrato livelli di prestazioni precedentemente invisibili in tali applicazioni.

I ricercatori mirano a sviluppare mantelli termici più avanzati e multifunzionali in grado di nascondere gli oggetti che emettono il proprio calore. Queste versioni future avrebbero bisogno di gestire il calore all'interno dell'area protetta concentrandolo, distribuendolo e dirigendolo come necessario. I finanziamenti per la ricerca provengono da diverse organizzazioni, tra cui la National Science Foundation, la Villum Foundation e l'Air Force Office of Scientific Research.

Il team continua a esplorare modi per migliorare la funzionalità e la versatilità della tecnologia di camuffamento termico. Lo sviluppo rappresenta un significativo progresso nella scienza dei materiali e nella gestione termica. Sfruttando le capacità di stampa 3D, i ricercatori hanno creato una soluzione flessibile che può essere adattata a diverse forme e dimensioni. La capacità di manipolare il flusso di calore in questo modo apre possibilità sia per applicazioni pratiche che per ulteriori esplorazioni scientifiche. I ricercatori stanno attualmente lavorando per perfezionare la composizione materiale e la progettazione strutturale dei mantelli termici per migliorare la loro efficienza e adattabilità.

I ricercatori stanno anche studiando metodi per integrare funzionalità aggiuntive nei mantelli, come la regolazione del calore in tempo reale e la risposta dinamica alle mutevoli condizioni ambientali. Il successo del progetto evidenzia il potenziale della collaborazione interdisciplinare tra ingegneri, fisici e informatici. I modelli matematici basati sui principi del trasferimento del calore hanno guidato il processo di progettazione, garantendo prestazioni ottimali. Man mano che la tecnologia matura, potrebbe portare a innovazioni in settori che vanno dalle applicazioni militari alle infrastrutture civili e agli strumenti di protezione personale.

Ulteriori studi sono previsti per valutare la durata e l'efficacia a lungo termine dei mantelli termici in vari scenari operativi.Il team mira a condurre test approfonditi per convalidare l'affidabilità e la scalabilità della tecnologia prima di passare alla commercializzazione.