متام مواد حرارتی نوعی از مواد کامپوزیت است که هدایت و تنظیم گرما را از طریق ساختارهای مصنوعی - طراحی شده کنترل و تنظیم می کند و در سالهای اخیر پتانسیل کاربرد بسیار خوبی را در بسیاری از زمینه ها نشان داده اند. روتختی حرارتی به خصوص چشمگیر است. این می تواند جریان گرما را برای دور زدن یک منطقه خاص هدایت کند و باعث شود منطقه در میدان حرارتی "نامرئی" شود و از این طریق دستکاری مؤثر جریان گرما را بدست آورد.
با این حال ، در زمینه طراحی و ساخت دستگاه های متا حرارتی هندسی غیر کنفورمال ، همیشه چالش های زیادی وجود داشته است. روشهای تولید سنتی هنگام برخورد با اجزای پیچیده با یکپارچگی ساختاری بالا و خصوصیات مکانیکی محدودیت های آشکاری دارند. هدف طراحی از گرمای غیر همبستگی - هدایت متامادهای مخفی ، شکستن بر روی شکل های هندسی سنتی برای دستیابی به کنترل مسیر هدایت گرما پیچیده تر است ، اما پیچیدگی هندسی حاصل از آن مشکل تولید را افزایش داده است.
تیم استاد تیان شیائونگ در دانشگاه Xi'an Jiaotong اخیراً پیشرفت مهمی داشته است. آنها یک فیبر فلزی مداوم - فناوری چاپ سه بعدی تعبیه شده را برای تولید گرمای غیر کنفورماسی - انجام متامادهای مخفی انجام دادند. این فناوری برای دستیابی به ساخت دقیق ساختارهای کامپوزیت فلزی - پلیمری ، چاپ اکستروژن مواد (MEX) و فرایندهای تعبیه شده فلز را ترکیب می کند.
در طی فرآیند تولید ، تیم نسبت بهینه مواد و روش تعبیه را از طریق محاسبات دقیق تعیین کرد. آنها از سیم های PLA و مس با هدایت حرارتی بالا برای ساخت یک ساختار کامپوزیت استفاده کردند و اطمینان حاصل کردند که این دستگاه از ویژگی های انتقال گرمای ناهمسانگرد ایده آل استفاده می کند. از نظر نوآوری فرآیند و بهینه سازی پارامترها ، این تیم تعدادی از فرآیندهای نوآورانه را توسعه داده و به کنترل مستقل و دقیق اکستروژن پلیمری خالص و تعبیه سیم رسیده است. این اندازه گیری مشکل پیوند رابط در چاپ سه بعدی کامپوزیت سنتی ناشی از تفاوت در نقاط ذوب مواد را حل کرده است. این تیم همچنین با تنظیم دقیق دمای نازل و فشار تعبیه ، از بین بردن مراحل پردازش و معرفی یک فرمول محاسبه کمک هزینه تعبیه و یک استراتژی کنترل ارتفاع نازل ، پیوند نزدیک بین فلز و پلیمر را ارتقا می بخشد. از نظر ساخت و ساز چارچوب نظری ، تیم برای اولین بار تئوری ترمودینامیک تحول و نظریه گسسته سازی کنفورماسی را ترکیب کرده و یک چارچوب نظری را برای گرمای غیر همبستگی - انجام گندم انجام داده است. با معرفی تحول تانسور هدایت حرارتی ، تبدیل دقیق نقشه برداری از مختصات مجازی به فضای واقعی حاصل می شود ، یک پایه محکم و توانایی پیش بینی برای طراحی گرمای پیچیده - انجام ساختارهای پنهان کاری را فراهم می کند. نتایج تجربی نشان می دهد که گرمای غیر همبستگی - در حال انجام متامادهای مخفی تولید شده توسط این فناوری می تواند دقیقاً جریان گرما را تنظیم کند ، و باعث می شود گرما به طور موثر از مناطق خاص دور شود و ناحیه مخفی به یکنواختی دمای مورد انتظار برسد. این امر به طور کامل کنترل بالایی از فرآیند تولید و اثر مخفی حرارتی عالی را تأیید می کند ، و همچنین یکپارچگی ساختاری بالا و عملکرد عالی این ماده را نشان می دهد. از نظر کاربرد ، این فناوری دارای ارزش کاربردی عملی در زمینه هایی مانند حفاظت حرارتی هوافضا و اتلاف گرما دستگاه های الکترونیکی است. به عنوان مثال ، می توان از آن برای تولید سیستم های محافظت از حرارتی کارآمد و مواد اتلاف گرما استفاده کرد.
به طور خلاصه ، فن آوری چاپ سه بعدی فیبر فلزی مداوم ایده های جدیدی را برای حل محدودیت های روشهای تولید سنتی ارائه می دهد. با پیشرفت مداوم و بهینه سازی در همه جنبه ها ، متاماد حرارتی چشم انداز کاربردهای گسترده و ارزش اقتصادی زیادی را در زمینه های بیشتر نشان می دهد.