中国科大在V形三维电热双功能超材料设计方面取得理论进展
热超材料（Thermal Metamaterials）为人工设计热学材料，即通过材料热物性/几何结构设计来规划温度分布或者热流路径，以实现在热源及其附近区域的精准热管理。材料内热流与温度场是耦合的，因此热超材料设计理论上是一维的，即其功能目标只能规划温度分布或者热流路径。目前，热超材料研究一直围绕温度场分布展开的。近日，中国科大研究团队首次提出基于可折叠V形结构来规划热流3D路径的热超材料设计策略，研究结果以“ V‐Shaped 3D Electrothermal Dual‐Function Metamaterials: Dynamic Dual‐Field Cloak Through Geometric Transformation”为题，于6月25日在线发表在Advanced Functional Materials。该研究结果将为深入研究动态热超材料提出了切实可行的理论框架。
图1 V-ETDFM 的示意图与结构设计原理
平面热流路径经过离面折叠后形成了空间路径，其在视觉平面上则留下诸如热斗篷等典型投影结构。这些平面投影结构就是参数化折叠结构的设计及检测目标。在智能制造、柔性电子、热管理和能量转换等应用领域中，多功能超材料已成为控制多物理场的必经之路，作者进一步提出V形三维电热双功能超材料（V-ETDFM）架构，实现对电传输和热传输的高效可重构控制。通过理论和数值分析，基于有效参数恒定的变换原理，完成了对V形框架进行可逆拉伸与压缩，证明了动态控制隐身参数（包括尺寸、形状和空间位置）的有效性。为了验证理论，作者设计与制作了4种形状隐身区域的电热隐身实验装置，通过静态关键特征验证了设计原理的有效性、可行性与可靠性；同时，设计参数的连续可调性为未来探索实时动态调谐提供了可操作的技术路径，为电热多功能超材料与柔性可重构多物理场调控提供了全新的理论框架。
该论文的三位共同第一作者为工程科学学院研究生周以诺、信息科学技术学院研究生曹先荣，以及工程科学学院本科生王政鸿；本文通讯作者依次为浙江大学的成正东教授，中国科学技术大学的胡芃教授、何立群副教授以及赵刚教授。本文工作得到了国家自然科学基金（U24A20764, 82172114)）与科技部重点研发项目（2021YFF0601004-01）等资助。
论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202509862
（工程科学学院、科研部）
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