利用变换不变超材料实现变色龙式热旋转器
应用物理
2023-09-19 v1 光学
摘要
热流旋转在热防护中具有重要意义，因为它可以屏蔽来自选定方向的热能。结合定制超材料，变换热学提供了操控热流的有力途径，并已设计出包括热旋转器在内的多种热超器件。然而，现有基于变换热学的热旋转器只能在固定背景下工作。当背景改变时不可避免需要重新制造，这不方便且限制了实际应用。在此，我们提出一种变色龙式热旋转器的新机制。所设计的旋转器能随附近物体自适应改变其热导率，同时旋转热流而不扭曲背景温度分布，正如自然界的变色龙。此外，该旋转器由变换不变材料制成，因此其本构参数在任意坐标变换下不变。因此，所提旋转器除形状调整外还具有功能不变性，并理论上可使用同种材料的不同形状将热流转向任意方向。我们设计并制作了原型旋转器，成功展示了其变色龙式行为。我们的概念为设计变色龙式热超器件提供了指导，并可推广至声学、流体力学等其他领域。变色龙式热旋转器在自适应可调超材料的实现中具有潜在应用。
引用
@article{arxiv.2309.09458,
title = {Realizing chameleonlike thermal rotator with transformation-invariant metamaterials},
author = {Fubao Yang and Boyan Tian and Liujun Xu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.09458},
year = {2023}
}
备注
This article has been accepted by International Conference on Thermodynamics and Thermal Metamaterials (ThermoMeta) as Proceedings of ThermoMeta, 1, 10001 (2020)