中國金宝搏入口188在有源熱超材料設計理論方面取得突破
近日，188bet足球工程科(ke)學學院熱(re)(re)(re)科(ke)學和能源工程系(xi)何立群課題組在(zai)熱(re)(re)(re)超材(cai)(cai)料設計方法(fa)上，首(shou)次將熱(re)(re)(re)源納入(ru)溫度坐標變換框架內(nei)(nei)，根據功(gong)率分(fen)布以(yi)及(ji)目標溫度場直接確定區域(yu)內(nei)(nei)材(cai)(cai)料所需(xu)的(de)導熱(re)(re)(re)系(xi)數張量分(fen)布，并提出(chu)了實現目標溫度場的(de)等價常(chang)規材(cai)(cai)料拓撲結構(gou)方法(fa)。研究成果以(yi)“Inverse Design of Active-Source Metamaterials for Thermal Camouflage with Arbitrary Active Sources”為題于(yu)4月15日發表在(zai)《先(xian)進科(ke)學》上。
圖(tu) 1 坐標變換框架下(xia)求解有源傅(fu)里葉傳熱(re)方程的(de)兩步法(fa)
熱(re)(re)(re)(re)超(chao)材料(liao)（Thermal Metamaterials）是一(yi)類人(ren)工設(she)計的(de)熱(re)(re)(re)(re)學材料(liao)，目(mu)的(de)是通過(guo)設(she)計材料(liao)熱(re)(re)(re)(re)傳輸性質(zhi)來規(gui)劃材料(liao)內的(de)熱(re)(re)(re)(re)流(liu)路徑，適用(yong)于那些常規(gui)熱(re)(re)(re)(re)管(guan)路系統難(nan)以勝(sheng)任的(de)熱(re)(re)(re)(re)傳輸管(guan)理場合(he)，比如(ru)熱(re)(re)(re)(re)隱身、熱(re)(re)(re)(re)聚焦，甚至(zhi)熱(re)(re)(re)(re)幻覺等特殊熱(re)(re)(re)(re)功能(neng)（圖(tu)1a)。在數學上，熱(re)(re)(re)(re)超(chao)材料(liao)設(she)計就是根據目(mu)標溫度場，對(dui)無(wu)(wu)源傅里葉傳熱(re)(re)(re)(re)方程進行坐標變(bian)換，從而獲(huo)得材料(liao)熱(re)(re)(re)(re)傳輸物性張(zhang)量空間分布(bu)。但在熱(re)(re)(re)(re)應(ying)用(yong)中，無(wu)(wu)論(lun)是能(neng)源高效率熱(re)(re)(re)(re)利用(yong)還是集成電路的(de)高效散熱(re)(re)(re)(re)，熱(re)(re)(re)(re)源管(guan)理才(cai)是問題的(de)核心。為此，作者成功研究了(le)坐標變(bian)換框架下求解有源傅里葉傳熱(re)(re)(re)(re)方程的(de)兩步法（圖(tu)1b-e)，并通過(guo)設(she)計典型熱(re)(re)(re)(re)功能(neng)器件及其新形式(shi)，從理論(lun)到實驗(yan)證明了(le)新理論(lun)的(de)兼容性與擴(kuo)展性（圖(tu)2）。本(ben)文(wen)工作為熱(re)(re)(re)(re)超(chao)材料(liao)與熱(re)(re)(re)(re)源緊密結合(he)，實現能(neng)量收集部件、高功率散熱(re)(re)(re)(re)部件等結合(he)熱(re)(re)(re)(re)超(chao)材料(liao)的(de)一(yi)體化設(she)計提供了(le)通用(yong)設(she)計理論(lun)。
論文第一(yi)作者為熱科學和(he)能(neng)源工程系研究生曹先(xian)榮、童子峰以(yi)及副研究員(yuan)年(nian)永樂博士，188bet足球龔雷副教(jiao)授、浙江大學成正東教(jiao)授、188bet足球何立群副教(jiao)授為通訊作者。該工作得(de)到科技(ji)部重點研發項目資助（2021YFF0601004-01）。
圖 2 坐標變換框(kuang)架下(xia)不同熱源形狀下(xia)的(de)熱超材料設計
論文鏈接(jie)：//doi.org/10.1002/advs.202503024
（熱科學和能源(yuan)工程系、科研部）
