[發明專利]一種基于多層納米流體的可調控三維熱隱身斗篷

有效

• 申請號: 201710062131.6
• 申請日: 2017-01-31
• 公開（公告）號: CN106983191B
• 公開（公告）日: 2018-07-03
• 發明（設計）人: 曹暾
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: A41D3/08
• 分類號: A41D3/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種基于多層納米流體的可調控三維熱隱身斗篷。該可調控三維熱隱身斗篷通過納米流體組成的表面覆蓋殼層實現。其中，表面覆蓋殼層為多個納米流體環層自下而上疊加構成，通過控制不同環層中納米流體的熱磁轉換或者熱物理性能，其所含納米磁性顆粒的特性，流體的結構以及納米顆粒的化學組成等，可以使每層對應不同的熱導率系數，獲得熱隱身所需的三維熱導率分布，進而使熱流繞過斗篷區域后，溫度場和等溫線恢復原來的分布，實現熱隱身功能。同時，通過循環控制每個環層中納米流體的熱導率，實現熱隱身斗篷的實時開/關性能，從而克服了三維熱隱身斗篷不能循環開關的缺點。

技術領域

本發明涉及一種基于多層納米流體的可調控三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,ActaPhys.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，目前熱學隱身結構的設計，大多基于二維平面結構模型仿真和實驗測試，三維熱學隱身斗篷則鮮有報道。

另外，目前的熱學隱身斗篷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。

納米流體在外界光、熱、電、磁、氣壓或應力的作用下，其介電常數和磁導率也會發生可逆性改變。

本發明提供一種基于多層納米流體的可調控三維熱隱身斗篷。該三維可調控熱隱身斗篷通過納米流體組成的表面覆蓋殼層實現。其中，表面覆蓋殼層為多個納米流體環層自下而上疊加構成，通過控制不同環層中納米流體的熱磁轉換或者熱物理性能(比如熱導性和粘度)，其所含納米磁性顆粒的特性(粒度/粒度分布及形貌)，流體的結構(顆粒體積分數和分散穩定性)以及納米顆粒的化學組成等，可以使每層納米流體環層對應不同的熱導率系數，獲得熱隱身所需的三維熱導率分布，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。同時，通過循環控制每個環層中納米流體的熱導率系數，實現熱隱身斗篷的實時開/關性能，從而克服了熱隱身斗篷不能開關的缺點。本發明基于納米流體熱導率系數可控原理，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