¿Puedes sentir el calor? A una cámara termográfica, que mide la radiación infrarroja, el calor que podemos sentir es visible, como el calor de un viajero en un aeropuerto con fiebre o el frío de una ventana o puerta con goteras en el invierno.
En un artículo publicado en Actas de la Royal Society A:Matemáticas, Ciencias físicas y de la ingeniería , un grupo internacional de matemáticos aplicados y físicos, incluyendo a Fernando Guevara Vasquez y Trent DeGiovanni de la Universidad de Utah, reportar una forma teórica de imitar objetos térmicos o hacer que los objetos sean invisibles a las mediciones térmicas. Y no requiere un dispositivo de camuflaje romulano o la capa de invisibilidad de Harry Potter.
El método permite un ajuste fino de la transferencia de calor incluso en situaciones en las que la temperatura cambia con el tiempo, dicen los investigadores. Una aplicación podría ser aislar una parte que genera calor en un circuito (digamos, una fuente de alimentación) para evitar que interfiera con las piezas sensibles al calor (por ejemplo, una cámara térmica). Otra aplicación podría ser en procesos industriales que requieren un control preciso de la temperatura tanto en el tiempo como en el espacio. por ejemplo controlando el enfriamiento de un material para que cristalice de una manera particular.
Los dispositivos de ocultación o invisibilidad han sido durante mucho tiempo elementos de historias de ficción, pero en los últimos años los científicos e ingenieros han explorado cómo hacer realidad la ciencia ficción. Una aproximación, usando metamateriales, dobla la luz de tal manera que hace que un objeto sea invisible.
Así como nuestros ojos ven objetos si emiten o reflejan luz, una cámara térmica puede ver un objeto si emite o refleja radiación infrarroja. En términos matemáticos, un objeto podría volverse invisible para una cámara térmica si las fuentes de calor colocadas a su alrededor pudieran imitar la transferencia de calor como si el objeto no estuviera allí.
La novedad en el enfoque del equipo es que utilizan bombas de calor en lugar de materiales especialmente diseñados para ocultar los objetos. Un ejemplo doméstico simple de bomba de calor es un refrigerador:para enfriar alimentos, bombea calor del interior al exterior. Usar bombas de calor es mucho más flexible que usar materiales cuidadosamente elaborados, Dice Guevara. Por ejemplo, los investigadores pueden hacer que un objeto o fuente aparezca como un objeto o fuente completamente diferente. "Así que, al menos desde la perspectiva de las mediciones térmicas, "Guevara dice, "pueden hacer que una manzana parezca una naranja".
Los investigadores llevaron a cabo el trabajo matemático necesario para demostrar que, con un anillo de bombas de calor alrededor de un objeto, es posible ocultar térmicamente un objeto o imitar la firma de calor de un objeto diferente.
El trabajo sigue siendo teórico, Guevara dice, y las simulaciones suponen una fuente puntual de "sondeo" de calor que se reflejaría o se doblaría alrededor del objeto, el equivalente térmico de una linterna en una habitación oscura.
La temperatura de esa fuente de sondeo debe conocerse de antemano, un inconveniente del trabajo. Sin embargo, el enfoque está al alcance de la tecnología actual mediante el uso de pequeñas bombas de calor llamadas elementos Peltier que transportan el calor al pasar una corriente eléctrica a través de una unión metal-metal. Los elementos Peltier ya se utilizan ampliamente en aplicaciones industriales y de consumo.
Los investigadores imaginan que su trabajo podría usarse para controlar con precisión la temperatura de un objeto en el espacio y el tiempo. que tiene aplicaciones en la protección de circuitos electrónicos. Los resultados, los investigadores dicen, también podría aplicarse a la administración precisa de medicamentos, ya que las matemáticas de la transferencia y difusión de calor son similares a las de la transferencia y difusión de medicamentos. Y, agregan, Las matemáticas de cómo se comporta la luz en medios difusos como la niebla también podrían conducir a aplicaciones en el encubrimiento visual.
Además de Guevara y DeGiovanni, Maxence Cassier, Investigador del CNRS en el Instituto Fresnel de Marsella, Francia y Sébastien Guenneau, Investigador del CNRS, UMI 2004 Abraham de Moivre-CNRS, Colegio Imperial de Londres, Londres, Reino Unido es coautor del estudio.
