隱熱衣

隱熱衣

隱熱衣,是一種使用超材料製造的衣服,它根據銅、矽等超介質材料可讓光線繞過物體傳播的原理,而達到隱熱的目的,比如可以製造出這種材料的消防服。

簡介

隱熱衣是德國卡爾斯魯厄理工學院(KIT)研究人員研製的超材料衣物,這種材料能影響熱的傳導,從而使熱力“彎曲”似的、繞過中央的隱藏區而傳導。

結構性能

這種“隱熱”衣是用製造的一個盤子,盤子雖能導熱但其中心的圓形區域卻不會受熱力影響。這兩種材料必須排列得十分巧妙,銅是熱的良導體,而所用的矽材料叫做PDMS,是一種不良導體。科學家給一個薄銅盤製作了多重環形花紋的矽結構,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。如果用這種銅矽超介質材料來做這個實驗,也會表現出類似現象,但卻只在盤子外圈呈現溫度從左到右的下降,沒有熱量能穿透到內部,在內圈沒有任何被加熱的跡象。

基本原理

利用特殊的超介質材料讓光線、聲音繞過物體傳播,能達到隱形隱身的效果。隱熱衣的研製表明,變換光學的方法可以用在完全不同的熱力學領域。雖然光學和聲學是基於波的傳播,熱只是原子的無序運動,但卻可以用基本數學公式來計算影響“隱熱”衣受熱的結構。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構,讓入射光沿著被隱形目標彎曲,就好像它不存在似的。

套用前景

消防隊員穿上這種隱熱衣,就如同孫悟空般,能在漫天的火海中大顯神通,而不會遭受皮肉之苦乃至付出生命的代價。科學家希望他們的研究能成為一個基礎,為熱力學超材料領域的更多深入開發提供支持。在基礎研究中,隱熱衣還是相當新的領域。從長遠考慮,它可以用在許多地方實現有效的熱量管理,如微晶片、電動部件或機器上。

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