基于外场调控的智能热控超材料

超材料因其结构可设计性和优异的物理性能成为近年来的研究热点.热学超材料因能针对性设计红外发射率和反射率等热性能而备受关注.近年来热学超材料朝着"智能化"和"多功能"的趋势发展,智能热调控超材料是实现高效热控的重要途径.以相变涂层为主的传统智能热控材料具有精度低、调控幅度小和可设计性差等局限性.超结构设计能使材料实现理想的电磁特性,并通过表面等离激元等不同的损耗机制实现特定波段的完美吸收.在此基础上,引入相变材料或可重构表面实现的智能热控超材料能够快速、精准地实现热性能的大幅调控.智能热控超材料可实现热场、电场、力场和其他外场等多方式调控.合理的超结构设计能够使材料在热场的被动调控下同时实现吸收率和吸收峰峰位稳定调谐.基于电场调控的材料具有更高的调制精度和快速响应能力.生物启迪的力学热控超材料因其设计简单和柔性的优势而有望大面积应用.此外,基于磁、光等其他外场实现热调控也有相关报道.本文归纳了智能热控超材料的研究现状,首先简单介绍了完美吸收和智能热控的相关概念,从结构设计和损耗机理的角度出发,分析了基于不同外场智能热控超材料的调控途径和研究进展,最后总结了智能热控超材料目前面临的挑战并展望其未来的发展方向.

Smart Thermal Control Metamaterials Manipulated by External Fields