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有源热超材料设计理论取得突破

研发家 | 2025-04-30

近日，中国科技大学副教授何立群研究小组首次将热原纳入温度坐标变换框架，根据功率分布和目标温度场直接确定区域内材料所需的传热系数分布，并提出了相当于目标温度场的常规材料拓扑结构方法。研究结果发表在《先进科学》中。

热超材料是一种人工设计的热学材料，旨在通过设计材料的热传输特性来规划材料中的热流路径，适用于常规热管道系统无法胜任的热传输管理场所，如热隐形、热聚焦甚至热幻觉等其他热功能。在数学上，热超材料的设计是根据目标温度场改变无源傅里叶的传热方程，从而获得材料热传输的物理张力空间布局。然而，在热应用中，热原管理是问题的核心，无论是能源的高效热应用还是集成电路的高效热排放。

因此，笔者探讨了解有源傅里叶传热方程在坐标变换框架下的两个步法，通过设计典型的热功能器件及其新形式，从理论到实验证明了新理论的兼容性和可扩展性。

据研究人员介绍，该工作为热超材料与热原紧密结合，为热超材料的集成设计提供了一般的设计理论，如能量收集部件和大功率排热部件。

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