นักวิทยาศาสตร์ประสบความสำเร็จในการออกแบบและสร้าง “เสื้อคลุมล่องหนความร้อนแบบ 3 มิติ” (3D Thermal Cloak) เป็นครั้งแรกของโลก สามารถเบี่ยงเบนและบดบังรังสีความร้อนรอบวัตถุที่มีรูปทรงซับซ้อนได้อย่างสมบูรณ์แบบ ทำให้วัตถุนั้น “หายตัว” ไปจากการตรวจจับของกล้องถ่ายภาพความร้อน (Thermal Infrared Imaging)
ความพยายามในการพัฒนาเทคโนโลยี “ล่องหนความร้อน” หรือ Thermal Camouflage มีมาอย่างต่อเนื่องเพื่อควบคุมการแผ่รังสีอินฟราเรด อย่างไรก็ตาม ในอดีตอุปกรณ์ล่องหนความร้อนส่วนใหญ่จำกัดอยู่เพียงวัตถุระนาบ 2 มิติ หรือแผ่นฟิล์มบางๆ เท่านั้น ซึ่งไม่สามารถนำมาคลุมวัตถุจริงในชีวิตประจำวันที่มีมิติความหนาและความโค้งมนซับซ้อนได้
ล่าสุด ทีมวิจัยด้านวัสดุศาสตร์และฟิสิกส์ประยุกต์ ได้ก้าวข้ามขีดจำกัดเดิมด้วยการนำเทคโนโลยี เมตาวัสดุ (Metamaterials) มาผสมผสานกับการออกแบบทางคณิตศาสตร์ระดับสูงจนเกิดเป็น “เสื้อคลุมล่องหนความร้อนแบบ 3 มิติ” ได้สำเร็จ
กลไกการทำงาน
ควบคุมทิศทางความร้อนด้วย “เมตาวัสดุ”
ตามปกติแล้ว วัตถุทุกชนิดที่มีอุณหภูมิจะแผ่รังสีอินฟราเรดออกมา ซึ่งกล้องถ่ายภาพความร้อนจะจับสัญญาณรังสีนี้และแปลงออกมาเป็นภาพตามระดับอุณหภูมิ
เสื้อคลุมล่องหนความร้อน 3 มิติชนิดนี้ ทำงานโดยการอาศัยโครงสร้างเมตาวัสดุที่จัดเรียงช่องทางนำความร้อนขนาดเล็กในระดับไมโครไว้ภายใน เมื่อนำเสื้อคลุมไปครอบวัตถุ รังสีและความร้อนจากวัตถุรวมถึงอุณหภูมิจากสิ่งแวดล้อมรอบข้างจะถูก “เลี้ยวเบน” (Rerouted) ให้เดินทางอ้อมผ่านรอบนอกของวัตถุไปอย่างราบรื่น แล้วค่อยกลับมารวมกันที่อีกฝั่งหนึ่ง
ผลลัพธ์คือ สภาพแวดล้อมด้านนอกจะเห็นเพียงอุณหภูมิที่เป็นเนื้อเดียวกับฉากหลัง ราวกับว่าวัตถุดังกล่าวไม่ได้วางอยู่ ณ ตรงนั้นเลย สามารถซ่อนวัตถุรูปทรง 3 มิติ ได้อย่างสมบูรณ์แบบจากทุกองศาการมองเห็นของกล้องอินฟราเรด
ประยุกต์ใช้หลากหลาย
จากความมั่นคงสู่เทคโนโลยีอวกาศ
นวัตกรรมนี้ไม่เพียงแต่สร้างความฮือฮาในวงการการ์ตูนหรือภาพยนตร์ไซไฟเท่านั้น แต่ยังเปิดประตูสู่อุตสาหกรรมยุคใหม่หลายด้าน ได้แก่
อุตสาหกรรมความมั่นคงและการทหาร
ใช้ในการอำพรางยุทธโธปกรณ์ ยานพาหนะ หรือบุคลากรจากการตรวจจับด้วยระบบอินฟราเรดและโดรนตรวจการณ์ในเวลากลางคืน
การจัดการความร้อนในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์: ช่วยเบี่ยงเบนความร้อนออกจากชิปประมวลผลหรือแบตเตอรี่ในอุปกรณ์สมาร์ตโฟนและคอมพิวเตอร์ เพื่อป้องกันความร้อนสะสม
เทคโนโลยีอวกาศและสิ่งปลูกสร้าง: นำไปใช้ออกแบบฉนวนกันความร้อนชนิดใหม่สำหรับยานอวกาศ หรืออาคารประหยัดพลังงานที่ต้องการควบคุมการถ่ายเทความร้อนอย่างแม่นยำ
ก้าวต่อไปของการพัฒนา
ทีมวิจัยระบุว่า ในขั้นตอนถัดไปจะทำการปรับปรุงคุณสมบัติของวัสดุให้มีความยืดหยุ่นสูงขึ้น น้ำหนักเบาลง และสามารถปรับตัวตามอุณหภูมิรอบข้างได้แบบเรียลไทม์ (Adaptive Thermal Cloaking) เพื่อให้สามารถผลิตและนำไปใช้งานจริงได้ในเชิงพาณิชย์ในอนาคตอันใกล้