Thermische Metamaterialien sind eine Art von Verbundmaterial, die die Wärmeleitung durch künstlich gestaltete Strukturen steuert und reguliert, und sie haben in vielen Bereichen in vielen Bereichen ein großes Anwendungspotential gezeigt. Der thermische Umhang ist besonders Augen - fangen. Es kann den Wärmefluss leiten, um einen bestimmten Bereich zu umgehen, wodurch der Bereich im Wärmefeld "unsichtbar" wird, wodurch eine effektive Manipulation des Wärmeflusses erreicht wird.
Auf dem Gebiet der Konstruktion und Herstellung von nicht konformen geometrischen thermischen Meta -Geräten gab es jedoch immer viele Herausforderungen. Traditionelle Fertigungsmethoden haben offensichtliche Einschränkungen, wenn sie mit komplexen Komponenten mit hoher struktureller Integrität und mechanischen Eigenschaften umgehen. Der Konstruktionszweck von nicht konformaler Wärme - leitende Tribulenmetamaterialien besteht darin, die Fesseln traditioneller geometrischer Formen zu brechen, um eine komplexere Kontrolle des Wärmeleitungswegs zu erreichen. Die resultierende geometrische Komplexität hat jedoch die Herstellungsschwierigkeit erhöht.
Das Team von Professor Tian Xiaoyong an der Xi'an Jiaotong University hat kürzlich wichtige Fortschritte gemacht. Sie schlugen eine kontinuierliche Metallfaser vor - eingebettete 3D -Drucktechnologie zur Herstellung nicht konformaler Wärme - leitender Verschmelzungsmetamaterialien. Diese Technologie kombiniert die Druck- und Metall -Einbettungsprozesse (MOSCHE Extrusion) und Metalleinbettung, um die Präzisionsherstellung von Metall -Polymer -Verbundstrukturen zu erreichen.
Während des Herstellungsprozesses bestimmte das Team das optimale Materialverhältnis und die Einbettungsmethode durch genaue Berechnungen. Sie verwendeten PLA- und Kupferdrähte mit hoher thermischer Leitfähigkeit, um eine Verbundstruktur zu erstellen, um sicherzustellen, dass das Gerät ideale anisotrope Wärme -Leitungseigenschaften aufweist. In Bezug auf die Prozessinnovation und die Parameteroptimierung hat das Team eine Reihe innovativer Prozesse entwickelt und die unabhängige und präzise Kontrolle der reinen Polymerextrusion und Drahteinbettung erreicht. Diese Maßnahme hat das Problem der Grenzflächenbindung im herkömmlichen zusammengesetzten 3D -Druck gelöst, der durch den Unterschied in den Materialschmelzpunkten verursacht wird. Das Team fördert auch die enge Bindung zwischen Metall und Polymer, indem sie die Düsentemperatur genau reguliert und Druck einbettet, die Nachbearbeitungsschritte beseitigt und eine Berechnung der Einbettungsberechnung und eine Düsenhöhensteuerungsstrategie einführt, um den gesamten Prozess zu gewährleisten. In Bezug auf die theoretische Rahmenkonstruktion kombinierte das Team die Transformationsthermodynamik -Theorie und die konforme Diskretisierungstheorie zum ersten Mal und konstruierte einen theoretischen Rahmen für nicht konforme Wärme - leitende Umhänge. Durch die Einführung der Transformation des Tensor -Tensors der thermischen Leitfähigkeit wird eine genaue Kartierung von virtuellen Koordinaten in den tatsächlichen Raum erreicht und bietet eine solide Fundament- und Vorhersagefähigkeit für die Gestaltung komplexer Wärme - leitender Tarnungsstrukturen. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass die von dieser Technologie hergestellte nicht konforme Wärmeverschmelzungsmetamaterialien genau regulieren können, was den Wärmefluss genau regulieren kann, wodurch die Wärme effektiv um die spezifischen Bereiche umgeht, und der Abbaubereich erreicht die erwartete Temperaturgleichmäßigkeit. Dies überprüft die hohe Kontrollierbarkeit des Herstellungsprozesses und den hervorragenden thermischen Tauscheffekt und zeigt auch die hohe strukturelle Integrität und die hervorragende Leistung dieses Metamaterialiens. In Bezug auf die Anwendung hat diese Technologie einen praktischen Anwendungswert in Bereichen wie dem Thermalschutz und der Wärmeabteilung elektronischer Geräte der Luft- und Raumfahrt. Zum Beispiel kann es verwendet werden, um effiziente Wärmeschutzsysteme und Wärmeableitungsmaterialien herzustellen.
Kurz gesagt, die kontinuierliche Metallfaser -eingebettete 3D -Drucktechnologie bietet neue Ideen zur Lösung der Grenzen traditioneller Fertigungsmethoden. Mit der kontinuierlichen Verbesserung und Optimierung in allen Aspekten werden thermische Metamaterialien in mehr Bereichen breite Anwendungsaussichten und einen großen wirtschaftlichen Wert aufweisen.