具有可编程热发射率的智能图案化表面及其组合设计策略

常见材料的发射率在温度变化时保持恒定，且无法发生剧烈变化。然而，可以将其整体行为设计为温度的函数，并通过结合不同的材料与图案来显著改变表面的热发射率。在此，我们表明由较小结构（基元）组成的智能图案化表面可通过组合设计策略进行独特响应的设计，即利用双向形状记忆效应使其从2D转变为3D复杂结构。该智能表面能够被动操控热辐射，无需使用控制器和电源，因为其运作模式已被编程并集成至其固有特性中；环境为其激活提供所需能量。每个基元在改变自身几何形状时以特定方式发射热辐射；然而，这些基元的空间分布导致它们彼此相互作用。因此，它们的组合与相互作用决定了表面的全局行为，从而实现了其先验设计。发射率行为并非随机；它由两个基本参数决定，即基元展开方向的组合（n重旋转对称性 (rn)）和基元上的材料（颜色）组合；这些参数生成的函数完全决定了发射率对温度的依赖关系。