课题组非常荣幸能够参与复旦大学黄吉平教授主持的关于热学超材料的长篇综述论文“Roadmap on thermodynamics and thermal metamaterials”。

论文信息：Roadmap on thermodynamics and thermal metamaterials，Front. Phys. 20(6), 065500 (2025)

论文链接：

https://journal.hep.com.cn/fop/EN/10.15302/frontphys.2025.065500 

课题组刘一超老师、侯廷龙硕士研究生和孙非老师参了该综述中第十二章Thermal null medium and its extensions的撰写工作。该章节中，课题组从研究背景、三大核心特性、未来展望三个方面对热零空间介质进行了介绍。

研究背景

热零介质（Thermal Null Medium, TNM）是一种具有极端各向异性热导率的热超材料：

主轴方向：热导率趋近无穷大（近乎完美导热）

垂直方向：热导率趋近零（近乎绝热）

该特性使其能实现热流的定向传导，在热隐身、热伪装、热缓冲、热二极管等领域有重要应用。

三大核心特性

1.定向导热性

热流仅沿主轴方向传播，形成"热流投影"效果。

实现方法：通过铜板（高导热）与EPS泡沫板（低导热）交错排列的简化结构，实现近似定向导热（图1）。

应用：提出"热表面变换"理论，通过几何投影设计输入/输出表面形状，填充TNM实现热场调控（如热隐身斗篷、热集中器、远程加热结构等）。

2.变换不变性

TNM的热导率参数在坐标变换下保持不变，仅主轴方向改变。

优势：无需复杂坐标变换，直接设计主轴方向即可实现不规则形状热器件（如热旋转器、非规则热斗篷）。

跨领域应用：类似原理已用于光学/静磁零介质（如光束操控透镜、隐身斗篷）。

3.多物理场扩展性

热-电磁双场零介质：铜板/EPS交错结构在亚波长尺度下可同时调控热流和TM极化电磁波。

应用：提出"热-电磁表面变换"理论，设计双场调控器件（如双场隐身斗篷、分束器、复用器）。

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