热学超材料智能设计方法研究进展

高亮1，张严2，熊伟2，李培跃3，汪朝晖2，段伟2( 1．华中科技大学智能制造装备与技术全国重点实验室;2．武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室;3．中国船舶集团有限公司第七二五研究所)

摘要: 超材料是一类人工设计的结构材料，因其具有自然材料不具备的超常属性而备受关注。作为超材料的重要分支，热学超材料通过灵活调控热流可实现一系列超常热功能，如热隐身、热集中和热旋转等，在航空航天、能源和电子等领域具有重要的应用价值。本研究首先介绍了基于变换热学、散射抵消和拓扑优化的热学超材料传统设计方法，讨论了传统设计方法存在的设计效率低、灵活性差和计算成本高等局限。随后，重点介绍了基于深度学习和智能算法的热学超材料智能设计研究进展，探讨了智能设计方法在设计效率、设计灵活性以及满足复杂设计需求等方面的独特优势。最后，介绍了几类具有超常热功能的热学超材料应用实例，并展望了热学超材料智能设计的未来研究方向。

关键词: 热学超材料; 变换热学; 散射抵消; 拓扑优化; 智能设计