
美国伊利诺大学厄巴纳-香槟分校(UniversityofIllinoisUrbana-Champaign,UIUC)联同丹麦科技大学(TechnicalUniversityofDenmark,DTU)研究团队,成功研制全球首个3D热隐形斗篷,能从任何角度引导热量绕过受保护物体,让红外线相机无法侦测其热轮廓。研 究成果已刊于《NatureCommunications》期刊。
这款隐形斗篷运作原理有别于传统阻隔热传导方式,装置能引导热量沿著预定路线绕过受保护 区域,再于另一侧恢复原有传导路线。对外部红外线相机而言,周围温度场分布几乎完全未受干扰,如同该空间根本没有障碍物。此前大部分热隐形实验只能沿平面或单一方向控制,一旦热量来自其他方向,被隐藏物体引发的温度扰动便会暴露。
研究团队由伊利诺大学土木及环境工程教授ShellyZhang带领,博士后研究员WeichenLi及研究生YiboWang参与,并与丹麦科技大学教 授OleSigmund合作完成。论文题为《Free-formthermalcloaksinthreedimensions》,于2026年5月20日正式刊出。
为将理论数学模型转化为实体,研究团队结合两种热导率差异极大的材料:利用3D列印技术制作高导热铝制晶格作导热通道,同时在空隙灌注导热极慢的橡胶类材质。这种高低导热材料组合成功建构可控热流路径,精准引导热能绕过受保护物体。
实测数据显示效果显著。研究人员以「热场扰动指标」量度装置表现,不使用装置时基准值定为1,加装隐形斗篷后,从上方加热测试指标降至0.037,从侧面加热测试则降至0.079。研究团队也成功对包括复杂人头形状在内的三维不规则物体进行热隐形测试,证明技术对复杂几何形态具备适应能力。
这项技术未来可应用于微电子散热控制、极端环境装置保护及国防安全领域,例如引导热量 绕过敏感电子元件,或降低人员与机械装置的红外线特征,防止被热成像装置侦测。研究团队表示,下一步将开发具备动态回应能力的智慧热隐形斗篷,以应对内部自身发热物体的热管理与隐形需求。
值得留意是,美国海军陆战队(U.S.MarineCorps)今年较早时已就类似技术展开采购,寻求一款「多光谱伪装斗篷」,期望能同时遮蔽士兵的可见光、近红外线及热红外线讯号,目标在2027年前配发13,000件,2030年前增至61,000件。这反映热隐形技术除民用散热管理外,也正逐步进入军事应用阶段。