イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校の研究チームは、複雑な物体を赤外線カメラから隠すことができる三次元的な熱透明マントを開発しました。従来の熱透明技術は、二次元の表面に限定されていたり、熱が特定の単一方向へ移動する場合にしか機能しなかったりすることが多かったのに対し、この新しいデバイスは、事実上あらゆる角度から物体の周囲に熱の流れを迂回させることができます。熱を単に遮断するのではなく、隠された領域の周囲に熱を導くことで、このマントは赤外線カメラに対して、あたかも物体が存在しないかのような温度パターンを認識させます。
このメカニズムは、特別に設計された材料がいかに熱の流れを操作できるかを探求する「トランスフォーメーション・サーモティクス（transformation thermotics）」と呼ばれる分野に基づいています。完全な3D効果を実現するために、チームは3方向で熱特性を独立して調整できる新しい格子ベースの材料を設計しました。彼らは3D金属プリントを使用して、熱伝導のための高効率な経路を提供する複雑なアルミニウム格子を製作しました。その後、鋳型鋳造を用いて、残りの隙間を熱伝導率の低いゴムのような材料で埋めました。このハイブリッド構造により、研究者は熱の動きを精密に制御し、マント内部の安定した保護された温度を維持しながら、隠された空間の周囲に熱を効果的に「操舵」することが可能になります。
研究チームは複雑なアルミニウム格子を製作し、その隙間をゴムのような材料で埋めることで、熱を誘導するハイブリッド構造を作成しました。
実験テストでは、デバイスを高温域と低温域の間に配置し、赤外線カメラで結果を監視することでその有効性を確認しました。このマントは、人間の頭部のような形状を含む複雑な3D幾何学構造を正常に隠しつつ、内部環境を外部の極端な温度から遮断することに成功しました。このプロトタイプは受動的な熱迂回における重要な進歩ですが、研究チームは主要な制限事項も指摘しています。現在のマントは外部の熱源から物体を隠すことしかできません。今後の課題は、独自の内部熱シグネチャーを発生させる物体からの熱を能動的に操作または分散できる材料を開発することであり、それが実現すれば、電子機器の冷却や高度なステルス技術におけるこの技術の有用性がさらに拡大されることになります。
この開発は、デリケートな電子機器を極端な環境から保護したり、マイクロチップの熱管理を改善したりする上で重要な意味を持つ可能性があります。熱によって運ばれる情報を隠し、保護する方法を提供することで、この技術は産業工学とセキュリティアプリケーションの両方において新たなフロンティアを切り開きます。しかし、現在のバージョンは受動的なシステムであり、能動的な熱操作への移行がチームの研究における次の大きなハードルとなります。
(出典: University of Illinois at Urbana-Champaign, News Bureau; Nature Communications, 2026).