非线性热学:基于温度响应性的热超构材料设计

摘要

非线性现象与传热都是物理学中的重要内容,然而迄今还没有像非线性光学或声学那样一门成熟的"非线性热学"学科.在傅里叶定律描述的宏观热传导框架内,文章重点介绍了利用非线性材料的温度响应性,即热导率与温度直接相关或等效热阻因受热形变而产生变化,进行热超构材料设计的相关进展.基于非线性变换理论、非线性散射相消法及非线性导热复合材料的有效媒质理论,一系列具有灵活的热学调控功能的器件被设计与制备,包括智能超构材料、宏观热二极管、零能耗保温器、热学双稳器件等.这些工作有助推动"非线性热学"的发展.