冷暖自知——隱熱衣可讓熱量彎曲傳導

利用特殊的超介質材料讓光線、聲音繞過物體傳播，能達到隱形、隱身的效果。最近，德國卡爾斯魯厄理工學院的研究人員成功演示了超材料同樣也能影響熱的傳導。他們的“隱熱”衣能讓熱力“彎曲”似的、繞過中央的隱藏區而傳導。

這種“隱熱”衣是用銅和硅制造的一個盤子，盤子雖能導熱但其中心的圓形區域卻不會受熱力影響。“這兩種材料必須排列得十分巧妙。”研究人員解釋說，銅是熱的良導體，而所用的硅材料叫做PDMS，是一種不良導體。他們給一個薄銅盤制作了多重環形花紋的硅結構，使它能從多個方向、以不同的速度來傳導熱量，這樣繞過一個隱藏目標所需的時間就能互相彌補。

如果給一個簡單的金屬盤的左邊加熱，熱量會一致地向右傳導，盤子的溫度從左到右會呈下降趨勢。如果用這種銅硅超介質材料來做這個實驗，也會表現出類似現象，但卻只在盤子外圈呈現溫度從左到右的下降，沒有熱量能穿透到內部，在內圈沒有任何被加熱的跡象。

這些成果表明，變換光學的方法可以用在完全不同的熱力學領域。雖然光學和聲學是基于波的傳播，熱只是原子的無序運動，但卻可以用基本數學公式來計算影響“隱熱”衣受熱的結構。利用所謂的變換光學方法，能計算出描述熱傳播的坐標圖的扭曲。這種虛擬的扭曲可以變成真實的超材料結構，讓入射光沿著被隱形目標彎曲，就好像它不存在似的。

希望這一研究能成為一個基礎，為熱力學超材料領域的更多深入開發提供支持。在基礎研究中，“隱熱”衣還是相當新的領域。從長遠考慮，它可以用在許多地方實現有效的熱量管理，如微芯片、電動部件或機器上。