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IJMSD | 复旦大学黄吉平教授、庄鹏飞博士:热电双功能超构材料的多重控制

本文来源于Int J Mech Syst Dyn,欢迎浏览!


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该文亮点:

1.证明了热电耦合方程的形式不变性;

2.推导了本构参数的变换关系;

3.构建了调节区域内热流(电流)的方向和密度的理论框架;

4.设计了双重功能的热电超构材料,可以同时集中(或发散)和旋转热流与电流;

5.实现了受温度和电压控制的热电旋转聚集/斗篷器。


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图1 Graphical abstract

 

随着人工结构设计在热流操控和管理方面的迅速发展,各种具有超越自然材料功能的热超构材料得以实现。热旋转器和聚集器(或斗篷)是控制热流方向和密度的代表性装置,对其展开的研究贯穿了超构材料的研究历史。然而,目前尚无统一的理论框架可同时实现热旋转器和聚集器。另一方面,大多数现有设计仅限于单一物理场与单一调控手段,难以满足人们对热流调控的需求。

为解决上述问题,复旦大学黄吉平教授团队旨在构建统一的机制来多重操控热电耦合场,以推动超构材料朝向多功能、多元化的方向发展。该工作基于变换理论,研究了热电耦合体系,证明了热电耦合方程的形式不变性,并设计了受温度和电压调控的热电超构材料。研究成果以“Multiple control of thermoelectric dual-function metamaterials”为题发表于《国际机械系统动力学学报(英文)》(International Journal of Mechanical System Dynamics, IJMSD)。该文工作为温度场调控提供了统一的框架,并或有助于热管理的研究,如热整流和热二极管。


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《国际机械系统动力学学报(英文)》(International Journal Mechanical System Dynamics, IJMSD )由来自18个国家的21位院士、17位国际学会主席、20位国际期刊主编等69位科学家和国际出版巨头美国Wiley出版社合作创立。IJMSD 旨在为用机械系统动力学科学与技术为提升现代装备设计、制造、试验、评估和使用全生命周期性能提供先进的理论、软件、方法、器件、标准,为全球科学家和工程专家提供广泛的机械系统动力学国际交流平台。IJMSD 强调从“系统”视角及系统级工具理解动力学,所涉及的机械系统不仅包括各种不同尺度的机械系统和结构,还包括具有多物理场/多学科特征的综合机械系统。


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