Prantsuse teadlased avasid nähtamatuks tegeva tehnoloogia raamatus uue peatüki, modelleerides termovarjestava katte. Teadusajakirjas Optics Express lähemalt kirjeldatud meetod on osalt sarnane optilisele varjestustehnoloogiale. Tulevikurakenduste hulka kuulub muuhulgas näiteks elektroonikaseadmete efektiivsem jahutamine.
Hiljutised arengud varjestavate katete osas (invisibility cloak) põhinevad transformatsioonioptikal (transformation optics), mis kätkeb metamaterjale ja valguse murdmist nii, et see leviks otsesihi asemel ümber varjestatava objekti. Aix-Marseille’i Ülikooli ja CRNS (Centre National de la Recherche Scientifique ) teadlase Sebastien Guenneau algatusel rakendati transformatsioonioptika mudeleid soojuslikule diffusioonile.
„Meie töö põhieesmärk oli juhtida soojuslikku diffusiooni nii, nagu seda on juba tehtud lainemehaanikas, olgu siis valguse või heli puhul, kasutades selleks optika vallas arendatud meetodeid,“ ütleb Guenneau.
Tehnoloogia on suures osas sama, mis optilise varjestuse puhul, ent ühe olulise erinevuga. Seni on varjestusteadus keskendunud lainete trajektoori muutmisele. Tulemusi on saavutatud elektromagnetlainete, rõhulainete, elastodünaamilise lainete ja hüdrodünaamiliste lainete puhul. Soojusliku varjestuse puhul on aga tõrjutavaks nähtuseiks diffusioon, mitte lainetus.
„Soojus ei ole laine, see lihtsalt difundeerub kuumadest piirkondadest külmadesse,“ ütleb Guenneau. „Termodünaamika matemaatiline ning füüsikaline aparaat on hoopis teistsugused kui lainemehaanikas. Näiteks võib laine liikuda pikki vahemaid ilma eriliste häireteta, samas kui temperatuur difundeerub juba lühikestel vahemaadel.“
Joonise keskel olev ringi kujutis tõrjub endast soojusvoo eemale. Soojusallikas asub vasakul. Punase-sinise gradient väljendab soojusvoo liikumist ning jahtumist vasakult paremale.
Termovarjestuse ehitamiseks rakendas Guennau töörühm transformatsioonioptika matemaatikat soojuslikule difusioonile. Kahemõõtmelises lähenduses levib soojus soojalt objektilt külmale amplituudiga, mis on võrdeline soojusvooga piki isotermidega eraldatud ruumipiirkonda. Guennau meetod seisneb isotermide geomeetria muutmises nii, et need kulgeksid ringikujuliselt ümber eraldatud ruumipunkti. Nii võib teoreetiliselt igat ringi asetatud objekti soojusliku kiirguse eest varjestada.
„Oleme suutelised modelleerima varjestuse, mis suunab soojuse ümber mingi ruumipunkti. Alternatiivselt võime soojusvoogu fokusseerida,“ ütleb Guenneau.
Soojuslik varjestus või fokusseerimine on tulusad paljudes rakendustes. Nano- ja mikroelektroonika varjestamine ülekuumenemise eest on üks suurimaid vastavate tööstusharude probleeme, parema varjestuse tehnoloogia omaks sektorile suurt mõju. Tulevikus võidaksid sooojusvarjestusest näiteks grid-arvutid ning kosmoselaevad. Soojusvoo fokusseerimist saaks muuhulgas ära kasutada päikeseenergeetikas. Guenneau tegeleb hetkel termovarjestite prototüüpide väljatöötamisega ning loodab need valmis saada lähema paari kuu jooksul.
Allikas: PhysOrg
Leave a Reply