Thermal Metamaterials with Configurable Mechanical Properties

超材料 材料科学 热的 斗篷 掩蔽 机械工程 纳米技术 计算机科学 工程物理 光电子学 工程类 物理 气象学
作者
Yihui Wang,Wei Sha,Mi Xiao,Liang Gao
出处
期刊:Advanced Science [Wiley]
被引量:1
标识
DOI:10.1002/advs.202406116
摘要

Abstract Thermal metamaterials are typically achieved by mixing different natural materials to realize effective thermal conductivities (ETCs) that conventional materials do not possess. However, the necessity for multifunctional design of metamaterials, encompassing both thermal and mechanical functionalities, is somewhat overlooked, resulting in the fixation of mechanical properties in thermal metamaterials designed within current research endeavors. Thus far, conventional methods have faced challenges in designing thermal metamaterials with configurable mechanical properties because of intricate inherent relationships among the structural configuration, thermal and mechanical properties in metamaterials. Here, a data‐driven approach is proposed to design a thermal metamaterial capable of seamlessly achieving thermal functionalities and harnessing the advantages of microstructural diversity to configure its mechanical properties. The designed metamaterial possesses thermal cloaking functionality while exhibiting exceptional mechanical properties, such as load‐bearing capacity, shearing strength, and tensile resistance, thereby affording mechanical protection for the thermal metadevice. The proposed approach can generate numerous distinct inverse design candidate topological functional cells (TFCs), designing thermal metamaterials with dramatic improvements in mechanical properties compared to traditional ones, which sets up a novel paradigm for discovering thermal metamaterials with extraordinary mechanical structures. Furthermore, this approach also paves the way for investigating thermal metamaterials with additional physical properties.

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