La tecnología representa un avance frente a los dispositivos térmicos anteriores, que estaban limitados a superficies planas o solo podían redirigir el calor cuando este avanzaba en una dirección determinada. En el nuevo diseño, el calor no se bloquea, sino que se conduce alrededor del objeto oculto. Como resultado, una cámara infrarroja registra un patrón de temperatura similar al que vería si el objeto no estuviera presente.

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¿Cómo diseñaron la capa en 3D?

Para conseguirlo, los investigadores diseñaron un nuevo material basado en una estructura de pequeñas conexiones que puede ajustarse de manera independiente en tres direcciones. Esto permite controlar cuánto calor atraviesa diferentes partes de la capa, según indica el estudio publicado en Nature.

El dispositivo fue fabricado mediante impresión 3D de metal. Los científicos crearon una compleja estructura de aluminio que permite conducir el calor y después rellenaron los espacios restantes con un material similar al caucho, que conduce mal la energía térmica. La combinación de ambos materiales permite controlar el recorrido del calor alrededor del objeto protegido.

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Las pruebas con cámara infrarroja confirman que la capa de invisibilidad funciona

Los investigadores probaron el dispositivo colocándolo entre regiones calientes y frías para generar una diferencia de temperatura. Después utilizaron una cámara infrarroja para observar cómo se distribuía el calor y comprobar si la estructura podía ocultar la zona protegida.

Las pruebas demostraron que el calor podía desplazarse alrededor del espacio oculto mientras el patrón de temperatura del entorno se mantenía. Desde la perspectiva de la cámara infrarroja, la zona parecía prácticamente igual que si no hubiera ningún objeto presente.

El equipo también comprobó que la tecnología podía funcionar con formas tridimensionales complejas. Entre las pruebas se incluyeron estructuras detalladas similares a cabezas humanas, algo que los investigadores consideran especialmente relevante debido a las limitaciones de los diseños experimentales anteriores.

"Una verdadera capa de invisibilidad térmica debería funcionar sin importar de dónde provenga el calor. Nuestro dispositivo puede ocultar un objeto 3D complejo desde un número infinito de direcciones, mientras mantiene estable y protegida la temperatura en su interior", explicó Shelly Zhang, profesora de ingeniería civil y ambiental de la University of Illinois Urbana-Champaign.

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Aplicaciones en electrónica y tecnología de baja detectabilidad

El control del calor en tres dimensiones podría tener aplicaciones en distintos campos. Una de ellas sería la refrigeración de microchips y la protección de componentes electrónicos delicados que funcionan en condiciones exigentes.

La tecnología también podría utilizarse para reducir la posibilidad de que determinados equipos sean detectados mediante su señal térmica. Los investigadores consideran que, en el futuro, podría tener aplicaciones en seguridad y defensa, además de servir para proteger equipos frente a temperaturas extremas.

"Cualquier campo que necesite un control preciso del calor o que necesite proteger algo de ser detectado térmicamente podría beneficiarse de este trabajo. Pero también lo vemos de una manera más amplia: se trata de ocultar y proteger información que es transportada por el calor", señaló Zhang.

Sin embargo, la tecnología todavía tiene una limitación importante. El dispositivo actual puede desviar el calor que llega desde el exterior, pero no está diseñado para ocultar objetos que generan calor por sí mismos. El siguiente objetivo de los investigadores es desarrollar capas capaces de manipular activamente esa energía.

"Hemos demostrado que una verdadera capa de invisibilidad térmica tridimensional y omnidireccional es posible. El siguiente paso es crear capas que no solo oculten y protejan, sino que también manipulen activamente el calor de maneras útiles", afirmó Zhang.