[發明專利]一種基于多層硫族化合物的可調控二維熱隱身斗篷

在審

• 申請號: 201710062105.3
• 申請日: 2017-01-31
• 公開（公告）號: CN107065381A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: 曹暾
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G02F1/29
• 分類號: G02F1/29;A41D3/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種基于多層硫族化合物的可調控二維熱隱身斗篷的實現方法和裝置，可應用于熱流控制領域。

背景技術

2006年，文獻1：“J.B.Pendry et al,SCIENCE,2006(312):1780”首次提出利用異向介質能夠操控光波的傳播方向，實現光學隱身衣概念，引起了人們的廣泛關注，成為光學領域的研究熱點。與此同時，作為光學隱身衣應用的一個拓展領域，即通過人工結構操控熱流方向，實現熱學隱身也快速成為熱力學領域的一個熱點問題。2013年，文獻2：“R.Schittny et al,Phys.Rev.Lett.2013(110):195901”采用銅和聚二甲硅氧烷制作了二維圓形熱斗篷,實驗驗證了隱身效果。2013年，文獻3：“T.Z.Yang et al,J.Phys.D:Appl.Phys.2013(46):305102”推導出具有共形任意橫截面形狀的熱斗篷變換媒質熱導率表達式,并仿真分析了其熱傳導特性。2014年，文獻4：“F.C.Mao et al,Acta Phys.Sin.2014(63):014401”對任意橫截面柱形熱斗篷進行了研究和分析,導出了二維非共形任意形狀熱斗篷的熱導率表達式。但是，目前二維熱學隱身結構的設計，還不具備可調諧的功能(即熱隱身的開/關功能)，換句話說熱學隱身斗篷的結構一旦確定以后其隱身性能將會一直存在是不能改變的，其主要原因是缺乏熱導率可以被主動實時調控的天然材料，這直接制約著熱學隱身技術的進一步發展。因此需要設計一種簡單實用的方法對熱學隱身斗篷的熱隱身功能進行調諧，他將對熱學隱身斗篷的實際應用具有非常重要的意義，大大推進其實用化進程。

Ge-Sb-Te合金是目前研究得最多、最為成熟的硫族化合物材料，已經廣泛應用于高速存儲器中。Ge-Sb-Te硫族化合物具有結晶和非結晶兩種狀態，在外界光、熱、電、磁或者應力的作用下，Ge-Sb-Te硫族化合物可以在結晶和非結晶兩種狀態間改變，而伴隨著Ge-Sb-Te硫族化合物的狀態改變，其熱導率系數也會發生可逆性改變。

本發明提供一種基于多層硫族化合物的二維可調控熱隱身斗篷。該二維可調控熱隱身斗篷是將硫族化合物環層以x-y水平面中心為軸，在x、y軸線方向逐層延拓形成，通過控制不同環層中硫族化合物的晶化程度，可以使每層對應不同的熱導率系數，獲得熱隱身所需的二維熱導率分布，進而使熱流繞過斗篷區域后，溫度場恢復原來的分布，實現熱隱身功能，為處在熱隱身斗篷中心的物體屏蔽掉外界熱流干擾，同時不影響外界熱流分布。同時，通過循環控制每個環層中硫族化合物的晶化-反晶化過程，實現熱隱身斗篷的實時開/關性能，從而克服了二維熱隱身斗篷不能開關的缺點。本發明基于硫族化合物晶化-反晶化原理，可以有效節省能量，延長偽裝時間；在實現上，采用電、光控開關等廣泛使用的器件，顯著降低了熱隱身斗篷的復雜度和成本，實際應用潛力大。使用本發明技術，可以使熱學隱身斗篷在大多數時間內處于關閉狀態(即不隱身)，使對方探測到一些無效熱學信息，而在需要的時候開啟熱隱身功能讓對方探測不到其熱學信號，有效隱藏各種重要信息，麻痹敵方，使我方行動具有突然性。該技術會使計算機芯片高效散熱，從而提高計算機性能；實現熱幻想，迷惑紅外檢測器；同時在航天器返回艙、衛星等設備中具有巨大應用價值。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：克服現有二維熱學隱身斗篷的熱隱身功能不具備可調諧性(即不能開/關熱隱身功能)的缺點，利用硫族化合物這一常見材料，提供一種實現可調控(可開/關)二維熱學隱身斗篷的新技術，使得系統具備結構簡單、速度快、便于操作、能耗小、實時性強和實現成本低等優點。

本發明的技術方案：

一種基于多層硫族化合物的可調控二維熱隱身斗篷，包括襯底層、絕熱間隔環層、硫族化合物環層、附于硫族化合物環層底層的金屬薄層貼片、控制單元和供能單元；

該可調控二維熱隱身斗篷將硫族化合物環層以x-y水平面中心為軸，在x、y軸線方向逐層延拓形成，每個硫族化合物環層底部均貼有金屬薄層貼片，每個硫族化合物環層之間均有絕熱間隔環層隔離；

襯底層處于二維多層硫族化合物環層下方，用于承載二維多層硫族化合物環層，被隱藏的目標置于二維多層硫族化合物環層的中心位置；