Sort hul-inspireret termisk fangst med graderede varmeledningsmetadeanordninger

Jiping Huangs gruppe (Department of physics, Fudan University) og Cheng-Wei Qius gruppe (Department of Electrical and Computer Engineering, National University of Singapore) samarbejdede om at færdiggøre denne undersøgelse offentliggjort i National Science Review . De fandt en ny mekanisme til at generere asymmetriske temperaturprofiler uden dynamisk modulering. Specifikt kunne graderede termiske ledningsevner inducere den imiterede advektion i ren og passiv ledning, som har en lignende temperaturfelteffekt som den realistiske advektion. Med den imiterede advektion kunne varme spontant konvergere til midten som sorte huller.

Holdene demonstrerede eksperimentelt den imiterede advektion induceret af graderede termiske ledningsevner, en pendant til graderede brydningsindekser, der er ansvarlige for det effektive momentum i fotonik. Således kan asymmetriske temperaturprofiler stadig observeres i modsatte retninger, selvom systemet ikke har nogen dynamisk modulation. Desuden kunne energitabet som følge af den naturlige konvektion og termiske stråling i eksperimenter lette asymmetriske varmestrømme i modsatte retninger.

Forskerne designet yderligere den imiterede advektion til at pege mod midten. Derfor kan omkringliggende hot spots blive fanget mod midten som sorte huller. Den konforme transformationsteori kunne forklare det fysiske grundlag for at sammenkæde graderede parametre og krumlinjet rumtid. Inspireret af roterende sorte huller udførte de også en rotationstransformation på graderede parametre for at demonstrere rotationel termisk fangst.

Både simuleringer og eksperimenter bekræftede deres design. Specifikt fremstillede de to prøver for at demonstrere normal og roterende termisk fangst. Tre almindelige materialer (dvs. kobber, jern og stål) øgede den termiske ledningsevnegradient. Disse to prøver blev sat i et isvandbad som en kold kilde til måling. Varmekanoner genererede hot spots, som kunne udsende en konstant starttemperatur. Derefter blev de to typer termisk fangst observeret.

Termisk advektion er afgørende for ikke-ermitisk og ikke-gensidig fysik. Da den imiterede advektion har næsten samme temperaturfelteffekt som den realistiske advektion, er det lovende at afsløre ikke-hermitiske og ikke-gensidige fænomener med graderede varmeledningsmetadevicer.

På grund af den asymmetriske termiske diffusion induceret af den imiterede advektion, har graderede varmeledningsmetadeanordninger desuden potentielle anvendelser til genvinding af spildvarme og termisk tragt. En væsentlig fordel er nul energiforbrug, fordi eksterne drev ikke er påkrævet. Disse resultater kunne også bringe nye tanker og perspektiver, der forbinder diffusionssystemer (f.eks. termotik og partikeldynamik), bølgesystemer (f.eks. fotonik og akustik) og kosmologisystemer (f.eks. sorte huller og ormehuller). + Udforsk yderligere

Varmekorrektion via ophængt asymmetrisk grafen nanomesh