Các siêu vật liệu nhiệt là một loại vật liệu tổng hợp kiểm soát và điều chỉnh sự dẫn nhiệt thông qua các cấu trúc được thiết kế nhân tạo và chúng đã cho thấy tiềm năng ứng dụng tuyệt vời trong nhiều lĩnh vực trong những năm gần đây. Chiếc áo choàng nhiệt đặc biệt mắt - bắt. Nó có thể hướng dẫn lưu lượng nhiệt để bỏ qua một khu vực cụ thể, làm cho khu vực "vô hình" trong trường nhiệt, do đó đạt được sự thao túng hiệu quả của dòng nhiệt.
Tuy nhiên, trong lĩnh vực thiết kế và sản xuất các thiết bị siêu hình học hình học không phù hợp, luôn có nhiều thách thức. Các phương pháp sản xuất truyền thống có những hạn chế rõ ràng khi xử lý các thành phần phức tạp với tính toàn vẹn cấu trúc và tính chất cơ học cao. Mục đích thiết kế của nhiệt không phù hợp - tiến hành siêu vật liệu che giấu là phá vỡ xiềng xích của hình dạng hình học truyền thống để đạt được điều khiển đường dẫn nhiệt phức tạp hơn, nhưng độ phức tạp hình học dẫn đến đã làm tăng độ khó sản xuất.
Nhóm của Giáo sư Tiacoyong tại Đại học Xi'an Jiaotong gần đây đã đạt được những tiến bộ quan trọng. Họ đã đề xuất một sợi kim loại liên tục - công nghệ in 3D nhúng để sản xuất nhiệt không phù hợp - tiến hành siêu vật liệu che giấu. Công nghệ này kết hợp các quy trình in ấn và nhúng kim loại vật liệu (MEX) và kim loại để đạt được sự sản xuất chính xác của các cấu trúc composite polymer - polymer.
Trong quá trình sản xuất, nhóm đã xác định tỷ lệ vật liệu tối ưu và phương pháp nhúng thông qua các tính toán chính xác. Họ đã sử dụng dây PLA và dây đồng có độ dẫn nhiệt cao để xây dựng cấu trúc tổng hợp, đảm bảo rằng thiết bị thể hiện các đặc tính dẫn nhiệt dị hướng lý tưởng. Về đổi mới quy trình và tối ưu hóa tham số, nhóm đã phát triển một số quy trình sáng tạo, đạt được sự kiểm soát độc lập và chính xác đối với việc ép đùn polymer thuần túy và nhúng dây. Biện pháp này đã giải quyết vấn đề liên kết giao diện trong in 3D tổng hợp truyền thống gây ra bởi sự khác biệt về các điểm nóng chảy vật liệu. Nhóm nghiên cứu cũng thúc đẩy sự liên kết chặt chẽ giữa kim loại và polymer bằng cách điều chỉnh chính xác nhiệt độ vòi phun và áp lực nhúng, loại bỏ các bước xử lý sau và đưa ra công thức tính toán trợ cấp nhúng và chiến lược kiểm soát chiều cao vòi phun để đảm bảo toàn bộ quá trình. Về mặt xây dựng khung lý thuyết, nhóm đã kết hợp lý thuyết nhiệt động học biến đổi và lý thuyết rời rạc phù hợp lần đầu tiên và xây dựng một khung lý thuyết cho nhiệt không phù hợp - tiến hành che giấu. Bằng cách giới thiệu sự biến đổi của tenxơ dẫn nhiệt, chuyển đổi ánh xạ chính xác từ các tọa độ ảo sang không gian thực tế, cung cấp một nền tảng vững chắc và khả năng dự đoán cho việc thiết kế các cấu trúc che giấu nhiệt độ phức tạp. Kết quả thử nghiệm cho thấy nhiệt không phù hợp - tiến hành siêu vật liệu che giấu được sản xuất bởi công nghệ này có thể điều chỉnh chính xác dòng nhiệt, làm cho nhiệt bỏ qua các khu vực cụ thể và khu vực che giấu đạt đến độ đồng nhất nhiệt độ dự kiến. Điều này hoàn toàn xác minh khả năng điều khiển cao của quy trình sản xuất và hiệu ứng che giấu nhiệt tuyệt vời, và cũng cho thấy tính toàn vẹn cấu trúc cao và hiệu suất tuyệt vời của siêu vật liệu này. Về mặt ứng dụng, công nghệ này có giá trị ứng dụng thực tế trong các lĩnh vực như bảo vệ nhiệt hàng không vũ trụ và tản nhiệt của các thiết bị điện tử. Ví dụ, nó có thể được sử dụng để sản xuất các hệ thống bảo vệ nhiệt hiệu quả và vật liệu tiêu tán nhiệt.
Nói tóm lại, công nghệ in 3D được nhúng liên tục cung cấp các ý tưởng mới để giải quyết các hạn chế của các phương pháp sản xuất truyền thống. Với sự cải tiến và tối ưu hóa liên tục trong tất cả các khía cạnh, các siêu vật liệu nhiệt sẽ cho thấy triển vọng ứng dụng rộng rãi và giá trị kinh tế lớn trong nhiều lĩnh vực hơn.