德研制出“隐热”衣让热“弯曲”传导

2013-05-10 17:01:42  来源:科技日报

  利用特殊的超介质材料让光线、声音绕过物体传播,能达到隐形、隐身的效果。据物理学家组织网5月9日(北京时间)报道,最近,德国卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)研究人员成功演示了超材料同样也能影响热的传导。他们的“隐热”衣能让热力“弯曲”似的、绕过中央的隐藏区而传导。相关论文发表在最近的《物理评论快报》上。

  这种“隐热”衣是用铜和硅制造的一个盘子,盘子虽能导热但其中心的圆形区域却不会受热力影响。“这两种材料必须排列得十分巧妙。”论文第一作者、KIT的罗伯特·斯奇特尼解释说,铜是热的良导体,而所用的硅材料叫做PDMS,是一种不良导体。“我们给一个薄铜盘制作了多重环形花纹的硅结构,使它能从多个方向,以不同的速度来传导热量,这样绕过一个隐藏目标所需的时间就能互相弥补。”

  如果给一个简单的金属盘的左边加热,热量会一致地向右传导,盘子的温度从左到右会呈下降趋势。如果用这种铜硅超介质材料来做这个实验,也会表现出类似现象,但却只在盘子外圈呈现温度从左到右的下降,没有热量能穿透到内部,在内圈没有任何被加热的迹象。

  “这些成果表明,变换光学的方法可以用在完全不同的热力学领域。”KIT应用物理研究所所长马丁·维吉纳说。虽然光学和声学是基于波的传播,热只是原子的无序运动,但却可以用基本数学公式来计算影响“隐热”衣受热的结构。利用所谓的变换光学方法,能计算出描述热传播的坐标图的扭曲。这种虚拟的扭曲可以变成真实的超材料结构,让入射光沿着被隐形目标弯曲,就好像它不存在似的。

  维吉纳还表示,希望他们的研究能成为一个基础,为热力学超材料领域的更多深入开发提供支持。在基础研究中,“隐热”衣还是相当新的领域。从长远考虑,它可以用在许多地方实现有效的热量管理,如微芯片、电动部件或机器上。

  总编辑圈点

  这不是科幻小说,尽管这一现象就如同特异功能般让人难以置信。你或许还没弄明白这种超材料实现“隐热”的深层次原因,却不能否认它就真真实实地存在着——唯愿这不是科研人员的又一个乌龙。对于这一成果,最开心的莫过于消防队员了,因为穿上这种“隐热”衣,他们就如同孙悟空般,能在漫天的火海中大显神通,而不会遭受皮肉之苦乃至付出生命的代价。只是,这样的一件衣服,应该不会很便宜吧。(常丽君)

责任编辑: 豆豆
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