[发明专利]一种置于多孔介质背景的隐身斗篷及应用

说明书

本发明提供一种置于多孔介质背景的隐身斗篷及应用。所述隐身斗篷包括隐身区和包覆隐身区的隐身斗篷壳层；所述隐身斗篷壳层材料的渗透率满足如下式I或式II中的任一种。本发明中通过对隐身斗篷壳层材料的渗透率和多孔介质背景的水力渗透率的设计，制备得到了隐身斗篷壳层较薄的隐身斗篷。

技术领域

本发明属于隐身技术领域，具体涉及一种置于多孔介质背景的隐身斗篷及应用。

背景技术

物体隐身一直以来是人类孜孜不倦的追求，自2006年变换光学理论的问世，于不同物理场中实现隐身衣的梦想变得不再遥远。一个输运场若其在坐标变换下控制方程保持形式不变，那么其输运路径就可以被我们精心设计的具有空间各向异性参数的超构材料所调制，绕开被隐身物体，从而规避散射的出现而实现隐身功能。根据这一理论，研究人员可以设计出能够防止内部空间被外界探测的隐身斗篷，使内部物体在特定情况下不可见，如光学、磁性、声学、热学甚至时间等。

CN107114833A公开了一种基于多层纳米流体的可调控二维热隐身斗篷。所述可调控二维热隐身斗篷将纳米流体环层以x-y水平面中心线为轴，在x、y轴线方向逐层延拓形成，通过控制不同环层中纳米流体的热磁转换或者热物理性能，其所含纳米磁性颗粒的特性，流体的结构以及纳米颗粒的化学组成等，可以使每层纳米流体对应不同的热导率系数，获得热隐身所需的二维热导率分布，进而使热流绕过斗篷区域后，温度场和热流线恢复原来的分布，实现热隐身功能，为处在热隐身斗篷中心的物体屏蔽掉外界热流干扰，同时不影响外界热流分布。同时，通过循环控制每个环层中纳米流体的热导率系数，实现热隐身斗篷的实时开/关性能，从而克服了二维热隐身斗篷不能循环开关的缺点。

CN106983191A公开了一种基于多层纳米流体的可调控三维热隐身斗篷。所述可调控三维热隐身斗篷通过纳米流体组成的表面覆盖壳层实现。其中，表面覆盖壳层为多个纳米流体环层自下而上叠加构成，通过控制不同环层中纳米流体的热磁转换或者热物理性能，其所含纳米磁性颗粒的特性，流体的结构以及纳米颗粒的化学组成等，可以使每层对应不同的热导率系数，获得热隐身所需的三维热导率分布，进而使热流绕过斗篷区域后，温度场和等温线恢复原来的分布，实现热隐身功能。同时，通过循环控制每个环层中纳米流体的热导率，实现热隐身斗篷的实时开/关性能，从而克服了三维热隐身斗篷不能循环开关的缺点。

通常，这类隐身装置都被设计为一个可以包裹被隐形物体的壳层。在流体力学中，类似地，基于变换光学的隐形斗篷也被提出，在不扰动周围流体流场的情况下隐藏物体，使得观测者在隐身壳层外观测障碍物附近的流场是均匀的，与无障碍的流场并无区别，此外，流体隐身斗篷在目标隐身及流体减阻方面有着重要意义。由于基于变换光学理论的隐形斗篷要求各向异性甚至变化极端的材料参数分布，通常这种类型的隐形斗篷会采用超构材料来设计隐身壳层，然而这种设计会使得斗篷结构十分复杂，对加工精度也提出较高要求，这使得结构简单、材料均质的斗篷设计变得更有吸引力。

尽管目前众多研究者对不同结构的隐身斗篷进行了实验与理论的研究，然而，斗篷厚度作为斗篷隐身性能的重要衡量指标却从未被系统地研究。要知道，对于任意输运场只要距离被隐形物体足够远，物体对场的干扰就会小到观察者无法察觉。因此，一个过于厚的隐身衣并没有意义。对于隐身斗篷的设计，壳层应是越薄越好，越薄的隐身斗篷越难被近场的观测者察觉，而隐身斗篷变得极薄的代价是材料的参数分布更加极端，在众多物理场中都很难找到参数如此极端的材料，因此在实验上也更加难以实现。

因此，如何设计得到一种隐身斗篷壳层厚度较薄的隐身斗篷，已成为目前亟待解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种置于多孔介质背景的隐身斗篷及应用。本发明中通过对隐身斗篷壳层材料的渗透率和多孔介质背景的水力渗透率的设计，使二者满足一定的关系式，即可制备得到隐身斗篷壳层较薄的隐身斗篷。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：