[發(fā)明專利]一種置于多孔介質(zhì)背景的隱身斗篷及應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210475965.0
• 申請(qǐng)日: 2022-04-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114722739A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳夢(mèng)謠;沈翔瀛;徐磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 香港中文大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/28
• 分類號(hào): G06F30/28;A41D3/08;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 劉二艷

本發(fā)明提供一種置于多孔介質(zhì)背景的隱身斗篷及應(yīng)用。所述隱身斗篷包括隱身區(qū)和包覆隱身區(qū)的隱身斗篷殼層；所述隱身斗篷殼層材料的滲透率滿足如下式I或式II中的任一種。本發(fā)明中通過(guò)對(duì)隱身斗篷殼層材料的滲透率和多孔介質(zhì)背景的水力滲透率的設(shè)計(jì)，制備得到了隱身斗篷殼層較薄的隱身斗篷。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于隱身技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種置于多孔介質(zhì)背景的隱身斗篷及應(yīng)用。

背景技術(shù)

物體隱身一直以來(lái)是人類孜孜不倦的追求，自2006年變換光學(xué)理論的問(wèn)世，于不同物理場(chǎng)中實(shí)現(xiàn)隱身衣的夢(mèng)想變得不再遙遠(yuǎn)。一個(gè)輸運(yùn)場(chǎng)若其在坐標(biāo)變換下控制方程保持形式不變，那么其輸運(yùn)路徑就可以被我們精心設(shè)計(jì)的具有空間各向異性參數(shù)的超構(gòu)材料所調(diào)制，繞開(kāi)被隱身物體，從而規(guī)避散射的出現(xiàn)而實(shí)現(xiàn)隱身功能。根據(jù)這一理論，研究人員可以設(shè)計(jì)出能夠防止內(nèi)部空間被外界探測(cè)的隱身斗篷，使內(nèi)部物體在特定情況下不可見(jiàn)，如光學(xué)、磁性、聲學(xué)、熱學(xué)甚至?xí)r間等。

CN107114833A公開(kāi)了一種基于多層納米流體的可調(diào)控二維熱隱身斗篷。所述可調(diào)控二維熱隱身斗篷將納米流體環(huán)層以x-y水平面中心線為軸，在x、y軸線方向逐層延拓形成，通過(guò)控制不同環(huán)層中納米流體的熱磁轉(zhuǎn)換或者熱物理性能，其所含納米磁性顆粒的特性，流體的結(jié)構(gòu)以及納米顆粒的化學(xué)組成等，可以使每層納米流體對(duì)應(yīng)不同的熱導(dǎo)率系數(shù)，獲得熱隱身所需的二維熱導(dǎo)率分布，進(jìn)而使熱流繞過(guò)斗篷區(qū)域后，溫度場(chǎng)和熱流線恢復(fù)原來(lái)的分布，實(shí)現(xiàn)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(shí)不影響外界熱流分布。同時(shí)，通過(guò)循環(huán)控制每個(gè)環(huán)層中納米流體的熱導(dǎo)率系數(shù)，實(shí)現(xiàn)熱隱身斗篷的實(shí)時(shí)開(kāi)/關(guān)性能，從而克服了二維熱隱身斗篷不能循環(huán)開(kāi)關(guān)的缺點(diǎn)。

CN106983191A公開(kāi)了一種基于多層納米流體的可調(diào)控三維熱隱身斗篷。所述可調(diào)控三維熱隱身斗篷通過(guò)納米流體組成的表面覆蓋殼層實(shí)現(xiàn)。其中，表面覆蓋殼層為多個(gè)納米流體環(huán)層自下而上疊加構(gòu)成，通過(guò)控制不同環(huán)層中納米流體的熱磁轉(zhuǎn)換或者熱物理性能，其所含納米磁性顆粒的特性，流體的結(jié)構(gòu)以及納米顆粒的化學(xué)組成等，可以使每層對(duì)應(yīng)不同的熱導(dǎo)率系數(shù)，獲得熱隱身所需的三維熱導(dǎo)率分布，進(jìn)而使熱流繞過(guò)斗篷區(qū)域后，溫度場(chǎng)和等溫線恢復(fù)原來(lái)的分布，實(shí)現(xiàn)熱隱身功能。同時(shí)，通過(guò)循環(huán)控制每個(gè)環(huán)層中納米流體的熱導(dǎo)率，實(shí)現(xiàn)熱隱身斗篷的實(shí)時(shí)開(kāi)/關(guān)性能，從而克服了三維熱隱身斗篷不能循環(huán)開(kāi)關(guān)的缺點(diǎn)。

通常，這類隱身裝置都被設(shè)計(jì)為一個(gè)可以包裹被隱形物體的殼層。在流體力學(xué)中，類似地，基于變換光學(xué)的隱形斗篷也被提出，在不擾動(dòng)周?chē)黧w流場(chǎng)的情況下隱藏物體，使得觀測(cè)者在隱身殼層外觀測(cè)障礙物附近的流場(chǎng)是均勻的，與無(wú)障礙的流場(chǎng)并無(wú)區(qū)別，此外，流體隱身斗篷在目標(biāo)隱身及流體減阻方面有著重要意義。由于基于變換光學(xué)理論的隱形斗篷要求各向異性甚至變化極端的材料參數(shù)分布，通常這種類型的隱形斗篷會(huì)采用超構(gòu)材料來(lái)設(shè)計(jì)隱身殼層，然而這種設(shè)計(jì)會(huì)使得斗篷結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，對(duì)加工精度也提出較高要求，這使得結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、材料均質(zhì)的斗篷設(shè)計(jì)變得更有吸引力。

盡管目前眾多研究者對(duì)不同結(jié)構(gòu)的隱身斗篷進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)與理論的研究，然而，斗篷厚度作為斗篷隱身性能的重要衡量指標(biāo)卻從未被系統(tǒng)地研究。要知道，對(duì)于任意輸運(yùn)場(chǎng)只要距離被隱形物體足夠遠(yuǎn)，物體對(duì)場(chǎng)的干擾就會(huì)小到觀察者無(wú)法察覺(jué)。因此，一個(gè)過(guò)于厚的隱身衣并沒(méi)有意義。對(duì)于隱身斗篷的設(shè)計(jì)，殼層應(yīng)是越薄越好，越薄的隱身斗篷越難被近場(chǎng)的觀測(cè)者察覺(jué)，而隱身斗篷變得極薄的代價(jià)是材料的參數(shù)分布更加極端，在眾多物理場(chǎng)中都很難找到參數(shù)如此極端的材料，因此在實(shí)驗(yàn)上也更加難以實(shí)現(xiàn)。

因此，如何設(shè)計(jì)得到一種隱身斗篷殼層厚度較薄的隱身斗篷，已成為目前亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種置于多孔介質(zhì)背景的隱身斗篷及應(yīng)用。本發(fā)明中通過(guò)對(duì)隱身斗篷殼層材料的滲透率和多孔介質(zhì)背景的水力滲透率的設(shè)計(jì)，使二者滿足一定的關(guān)系式，即可制備得到隱身斗篷殼層較薄的隱身斗篷。

為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：