一种适用于全方向的热电双场幻象防护系统及其应用技术方案

本发明专利技术公开了一种适用于全方向的热电双场幻象防护系统及其应用。其包括幻象防护装置和功能器件，其中幻象防护装置由四个具有偶数个层的层状结构的部件组成，四个部件分为两组，分别呈左右、上下对称分布，其中一组的层状结构为径向分层，另一组为环向分层，每组部件结构相同，其层状结构分别由两种不同的各向同性的材料交叠排列组成。本发明专利技术的系统通过将幻象防护装置置于功能器件的周围，来实现对功能器件的全方向热电幻象；与此同时，在不同方向的热流和电流作用下，幻象防护装置也呈现出不同的外部物理场分布特征，即在不同方向的外部热场电场作用下，幻象防护装置能够将功能器件伪装为不同的结构，进一步增强对功能器件的保护。护。护。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于全方向的热电双场幻象防护系统及其应用


[0001]本专利技术涉及多物理场超材料
，尤其是涉及一种适用于全方向的热电双场幻象防护系统及其应用。

技术介绍

[0002]随着超材料技术的不断发展，多物理场超材料凭借其对多个不同物理场的调控，逐渐成为新的研究热点。通过调控这些物理场来实现新奇的设备，例如多物理场幻象防护装置，多物理场传感器，多物理场隐身斗篷等等。
[0003]其中，多物理场幻象防护装置常用于保护一些功能器件。当我们在这些功能器件周围设置幻象防护装置，整体产生的多物理场信号和只放置幻象防护装置所产生的信号完全相同，从而实现幻象的目的。然而，目前的多物理场幻象装置大多只适用于单一方向的物理场，尤其是针对具有几何各向异性的设备。考虑到实际应用环境中的物理场方向可能是四面八方的，因此如何能够进一步提升多物理场幻象防护装置的实用性，拓宽其应用范围是我们需要考虑的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种新型适用于全方向的热电双场幻象防护系统和应用。本专利技术中，无论外部物理场的方向如何变化，被幻象防护装置包覆的功能器件将会呈现出和只有幻象防护装置作用下完全相同的散射特征，从而实现对应功能器件的幻象保护。此外，当不同方向的热流电流通过该幻象防护装置时，该装置将产生不同的材料属性，从而对物理场产生不同的散射特征，增强了幻象设置的灵活性。
[0005]本专利技术的技术方案具体介绍如下。
[0006]本专利技术提供一种适用于全方向的热电双场幻象防护系统，其包括幻象防护装置和功能器件；
[0007]功能器件的截面呈椭圆形，幻象防护装置由截面呈椭圆形扇环状的四个部件组成，每个部件均为具有偶数个层的层状结构，分别由热导率分别为κ1，κ2，电导率分别为σ1，σ2的两种不同的各向同性材料交替排列组成，将四个部件分为两组，同一组部件的结构相同，其中一组部件采用径向分层的层状结构，另一组采用环向分层的层状结构，两组部件的中心连线分别和椭圆形功能器件的长、短轴重合，分别紧密安装在功能器件的外周呈左右对称、上下对称分布；
[0008]基于上述幻象防护装置层状结构的特性，使得其在不同方向的物理场下呈现出不同的材料属性，进而在不同的外部物理场下产生不同的散射特征，即在不同方向的外部物理场条件下，被幻象防护装置包覆的功能器件呈现出和只有幻象防护装置作用下完全相同的散射特征，且随着方向的改变，两者的散射特征也同时发生改变；进一步的，上述幻象防
护装置在水平热电双场作用下，其热导率等效为电导率等效为在垂直热电双场作用下，其热导率等效为电导率等效为即在不同方向的热流电流通过幻象防护装置时，该装置产生不同的材料属性，对物理场产生不同的散射特征。
[0009]优选的，幻象防护装置中，采用径向分层结构的部件的层数为12
‑
30中的偶数，每一层的厚度为d1；采用环向分层结构的部件的层数为4
‑
16中的偶数，每一层的厚度为d2。进一步优选的，幻象防护装置中，采用径向分层结构的部件的层数为16；采用环向分层结构的部件的层数为6。
[0010]本专利技术进一步提供一种上述适用于全方向的热电双场幻象防护系统的应用，应用时，该系统置于各向异性的基体中，基体的热导率和电导率材料参数和功能器件相应的等效参数保持一致。当已知功能器件的所有材料和几何参数时，便可求解其等效参数。
[0011]优选的，应用时，外部物理场的温度梯度和电势梯度分布设置为253
‑
323K和0
‑
5V。进一步优选的，温度梯度和电势梯度分布设置为273
‑
293K和0
‑
1V。
[0012]优选的，功能器件为具有隐身、聚集、探测或超导等功能的器件，可以是任意的超材料结构，不局限于某一种特定的功能。
[0013]本专利技术中，在全方向的外部热电场条件下，被幻象防护装置包覆的功能器件呈现出和只有幻象防护装置作用下完全相同的散射特征，从而实现对应功能器件的全方向幻象；同时不同方向的热流电流通过该幻象防护装置时，该装置产生不同的材料属性，对物理场产生不同的散射特征，即在不同方向的外部热场电场作用下，幻象防护装置能够将功能器件伪装为不同的结构。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：
[0014](1)本专利技术的热电双场幻象防护装置适用于全方向的热流和电流。即无论外部热场和电场的方向如何变化，本专利技术的幻象防护装置都能够实现热电双场的幻象效果，保护功能器件；而且本专利技术中所构建的功能器件的材料和几何参数可以是任意的，可以是任意的超材料结构，也不局限于某一种特殊的功能，例如隐身功能、聚集功能、探测功能、超导功能等等。
[0015](2)本专利技术的热电双场幻象防护装置不仅实现全方向的幻象，且在不同的外部物理场方向中会实现不同的幻象效果。例如，在水平方向多物理场作用下，幻象防护装置会将功能器件伪装为A物体；而在垂直方向多物理场作用下，幻象防护装置会将功能器件伪装为B物体。A物体和B物体拥有完全不同的物理场散射特征，从而进一步增强了对功能器件的保护。
附图说明
[0016]图1为全方向热电双场幻象防护系统的几何模型图。
[0017]图2为实施例1的热电双场分布图(幻象防护装置)。
[0018]图3为实施例1的热电双场分布图(功能器件+幻象防护装置)。
[0019]图4为实施例2的热电双场分布图(幻象防护装置)。
[0020]图5为实施例2的热电双场分布图(功能器件+幻象防护装置)。
[0021]图6为实施例3的热电双场分布图(幻象防护装置)。
[0022]图7为实施例3的热电双场分布图(功能器件+幻象防护装置)。
具体实施方式
[0023]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。注意，以下的实施方式的说明只是实质上的例示，本专利技术并不意在对其适用物或其用途进行限定，且本专利技术并不限定于以下的实施方式。
[0024]图1为全方向热电双场幻象防护系统的几何模型图。图中：1代表了幻象防护装置；2代表了待保护的任意的功能器件；3代表了各向异性的基体。幻象防护装置中交替排列的材料分别取为6061铝合金[155(W/(m﹒K))，2.49E7(S/m)]和PDMS[0.15(W/(m﹒K))，0(S/m)]。其中径向分层结构的层数为16，每一层的厚度d1为3.7cm；环向分层结构的层数为6，每一层的厚度为d2为3.5cm。针对功能器件，本实施例选取隐身功能进行展示，但并不局限于隐身功能，功能器件的材料和几何参数也是任意的。本实施例中选取的功能器件的材料参数为：由内至外分别是不锈钢[16.3(W/(m﹒K))，1.43E6(S/m)]、PDMS[0.15(W/(m﹒K))，0(S/m)]和铝合金[155(W/(m﹒K))，2.49E7(S/m)]。各向异性背景基体的材料参数和所幻象的功能器件的等效参数保持一致。其中基体的各向异性电导本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于全方向的热电双场幻象防护系统，其特征在于，其包括幻象防护装置和功能器件；功能器件的截面呈椭圆形，幻象防护装置由截面呈椭圆形扇环状的四个部件组成，每个部件均为具有偶数个层的层状结构，分别由热导率分别为κ1，κ2，电导率分别为σ1，σ2的两种不同的各向同性材料交替排列组成，将四个部件分为两组，同一组部件的结构相同，其中一组部件采用径向分层的层状结构，另一组采用环向分层的层状结构，两组部件的中心连线分别和椭圆形功能器件的长、短轴重合，分别紧密安装在功能器件的外周呈左右对称、上下对称分布；在不同方向的外部物理场条件下，被幻象防护装置包覆的功能器件呈现出和只有幻象防护装置作用下完全相同的散射特征；同时不同方向的热流电流通过幻象防护装置时，该装置产生不同的材料属性，对物理场产生不同的散射特征。2.根据权利要求1所述的适用于全方向的热电双场幻象防护系统，其特征在于，幻象防护装置中，采用径向分层结构的部件的层数为12
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30中的偶数，每一层的厚度为d1；采用环向分...

【专利技术属性】
技术研发人员：丰火雷，倪玉山，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：