德研制出“隱熱”衣讓熱“彎曲”傳導

利用特殊的超介質(zhì)材料讓光線、聲音繞過物體傳播，能達到隱形、隱身的效果。據(jù)物理學家組織網(wǎng)5月9日(北京時間)報道，zui近，德國卡爾斯魯厄理工學院(KIT)研究人員成功演示了超材料同樣也能影響熱的傳導。他們的“隱熱”衣能讓熱力“彎曲”似的、繞過*的隱藏區(qū)而傳導。相關(guān)論文發(fā)表在zui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*作者、KIT的羅伯特·斯奇特尼解釋說，銅是熱的良導體，而所用的硅材料叫做PDMS，是一種不良導體。“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熱量，這樣繞過一個隱藏目標所需的時間就能互相彌補。”

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，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，變換光學的方法可以用在*不同的熱力學領(lǐng)域。”KIT應用物理研究所所長馬丁·維吉納說。雖然光學和聲學是基于波的傳播，熱只是原子的無序運動，但卻可以用基本數(shù)學公式來計算影響“隱熱”衣受熱的結(jié)構(gòu)。利用所謂的變換光學方法，能計算出描述熱傳播的坐標圖的扭曲。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”衣還是相當新的領(lǐng)域。從長遠考慮，它可以用在許多地方實現(xiàn)有效的熱量管理，如微芯片、電動部件或機器上。