德國用銅和硅研制出“隱熱”衣
2013年05月10日瀏覽次數(shù):1387
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來源:互聯(lián)網(wǎng)
利用特殊的超介質(zhì)材料讓光線、聲音繞過物體傳播,能達(dá)到隱形、隱身的效果。據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)5月9日(北京時間)報道,最近,德國卡爾斯魯厄理工學(xué)院(KIT)研究人員成功演示了超材料同樣也能影響熱的傳導(dǎo)。他們的“隱熱”衣能讓熱力“彎曲”似的、繞過中央的隱藏區(qū)而傳導(dǎo)。相關(guān)論文發(fā)表在最近的《物理評論快報》上。
這種“隱熱”衣是用銅和硅制造的一個盤子,盤子雖能導(dǎo)熱但其中心的圓形區(qū)域卻不會受熱力影響。“這兩種材料必須排列得十分巧妙。”論文第一作者、KIT的羅伯特·斯奇特尼解釋說,銅是熱的良導(dǎo)體,而所用的硅材料叫做PDMS,是一種不良導(dǎo)體。“我們給一個薄銅盤制作了多重環(huán)形花紋的硅結(jié)構(gòu),使它能從多個方向,以不同的速度來傳導(dǎo)熱量,這樣繞過一個隱藏目標(biāo)所需的時間就能互相彌補(bǔ)。”
如果給一個簡單的金屬盤的左邊加熱,熱量會一致地向右傳導(dǎo),盤子的溫度從左到右會呈下降趨勢。如果用這種銅硅超介質(zhì)材料來做這個實驗,也會表現(xiàn)出類似現(xiàn)象,但卻只在盤子外圈呈現(xiàn)溫度從左到右的下降,沒有熱量能穿透到內(nèi)部,在內(nèi)圈沒有任何被加熱的跡象。
“這些成果表明,變換光學(xué)的方法可以用在完全不同的熱力學(xué)領(lǐng)域。”KIT應(yīng)用物理研究所所長馬丁·維吉納說。雖然光學(xué)和聲學(xué)是基于波的傳播,熱只是原子的無序運(yùn)動,但卻可以用基本數(shù)學(xué)公式來計算影響“隱熱”衣受熱的結(jié)構(gòu)。利用所謂的變換光學(xué)方法,能計算出描述熱傳播的坐標(biāo)圖的扭曲。這種虛擬的扭曲可以變成真實的超材料結(jié)構(gòu),讓入射光沿著被隱形目標(biāo)彎曲,就好像它不存在似的。
維吉納還表示,希望他們的研究能成為一個基礎(chǔ),為熱力學(xué)超材料領(lǐng)域的更多深入開發(fā)提供支持。在基礎(chǔ)研究中,“隱熱”衣還是相當(dāng)新的領(lǐng)域。從長遠(yuǎn)考慮,它可以用在許多地方實現(xiàn)有效的熱量管理,如微芯片、電動部件或機(jī)器上。