重磅綜述！仿生光子材料電子散熱、紅外偽裝一步到位

熱設(shè)計(jì) 2025-12-15

來(lái)源：Chemical Society Reviews

01 背景介紹

熱管理作為維持適宜溫度的核心學(xué)科，亟需在寬光譜范圍內(nèi)設(shè)計(jì)具有冷卻、加熱及能量轉(zhuǎn)換等功能的光子材料。然而，超寬帶與波段選擇性光譜調(diào)控對(duì)材料設(shè)計(jì)提出嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)方法效率低下。受生物系統(tǒng)（如撒哈拉銀蟻的輻射冷卻結(jié)構(gòu)與蛾眼的減反射納米組織）啟發(fā)，仿生光子材料展現(xiàn)出通過(guò)層級(jí)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)光譜精密調(diào)控的巨大潛力。系統(tǒng)梳理其設(shè)計(jì)理念與進(jìn)展，不僅推動(dòng)熱管理技術(shù)發(fā)展，也可為超寬帶光學(xué)應(yīng)用提供核心理論與方法支撐。

02 成果掠影

近日，由德州大學(xué)奧斯汀分校團(tuán)隊(duì)與上海交通大學(xué)團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)總結(jié)了仿生光子材料用于熱管理的核心概念、生物機(jī)制與技術(shù)進(jìn)展，并提出未來(lái)方向。將溫度保持在合適的范圍內(nèi)對(duì)于人類活動(dòng)至關(guān)重要，而熱管理是致力于實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的科學(xué)。從光學(xué)的角度來(lái)看，熱管理需要在廣泛的太陽(yáng)和熱光譜上具有多種響應(yīng)的工程光子材料來(lái)執(zhí)行復(fù)雜的功能，包括冷卻、加熱、能量轉(zhuǎn)換、偽裝和熱流的動(dòng)態(tài)控制，其中許多功能在可再生能源研究中非常理想。這些應(yīng)用的復(fù)雜光譜要求給材料設(shè)計(jì)帶來(lái)了根本性挑戰(zhàn)。雖然計(jì)算方法的進(jìn)步帶來(lái)了許多技術(shù)突破，但從生物系統(tǒng)中汲取靈感的并行路線也取得了令人矚目的進(jìn)展。在自然選擇無(wú)與倫比的力量的指導(dǎo)下，仿生方法促進(jìn)了具有復(fù)雜分層架構(gòu)的高性能仿生材料的開(kāi)發(fā)。研究成果 “Bioinspired photonic materials for advanced thermal management”為題發(fā)表在《Chemical Society Reviews》。

網(wǎng)站末尾圖片.png