Фізики втілили у життя ідею створення на основі метаматеріалів екзотичних теплових пристроїв, що керують потоками тепла - ізолятора, концентратора та інвертора.

У гомогенних матеріалах тепло рівномірно поширюється по градієнту - від гарячого до холодного. Однак існують матеріали, які мають різну теплопровідність у різних напрямках. Це властивість найбільш яскраво проявляється у так званих метаматеріалів - шаруватих композитів, чиї властивості залежать більшим чином від структури, а не від хімічного складу.

Раніше математики запропонували використовувати метаматеріали для створення пасивних теплових пристроїв, поширення тепла у яких відбувається незвичайним чином. Серед них були теплові плащі-невидимки, концентратори тепла та інвертори. На розробку теплових варіантів цих пристроїв вчених надихнуло використання метаматеріалів для створення оптичних плащів-невидимок.

Наприклад, запропоновані теплові плащі-невидимки являли собою своєрідні шаруваті оболонки з метаматеріалів, що проводять тепло так, щоб зовнішній спостерігач не помітив наявності всередині оболонки сторонніх предметів. Товщина шарів оболонки, їхня кількість і теплопровідність були розраховані математиками таким чином, щоб тепло, проходячи крізь шари, огинало захований об'єкт, і градієнт тепла відновлювався. Тепловий концентратор, навпаки, направляв потоки тепла крізь обраний об'єкт, а інвертор локально обертав тепловий потік у протилежний бік.

У теперішній статті фізики описали створення реальних прототипів розрахованих теплових пристроїв. Вони складаються з невеликої металевої серцевини, оточеної 40 шарами гуми та силіконового еластомеру, наповненого нітридом бору. Серцевину разом із оболонкою творці залили у прозорий полімер, до якого з однієї сторони підводили тепло, а з іншої охолоджували. За поширенням тепла у пристрої стежили за допомогою інфрачервоної камери.

Залежно від конфігурації шарів (вони могли бути відкритими, закритими, "скрученими") пристрої працювали у режимі концентратора, інвертора або теплового плаща-невидимки.

Творці сподіваються, що отримані пристрої стануть основою для створення теплових комп'ютерів - обчислювальних машин, робота яких буде здійснюватися за допомогою маніпуляції потоками тепла, а не електрики. Тепло, яке для звичайних комп'ютерів є небажаним побічним продуктом, для майбутніх теплових пристроїв, можливо, стане джерелом енергії. Робота над такими пристроями поки знаходиться на самому початку.

Робота вчених прийнята до публікації у журналі Physical Review Letters.

Джерело: InfoNova.org.ua

За матеріалами: lenta.ru