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美科学家研发模拟人体散热系统 让车身保持凉爽

发布时间:2019-11-27 10:33:04

盖世汽车讯 据外媒报道,人类复杂的静脉血管网络可以让我们在炎热的夏天保持凉爽,受此启发,工程师们创造出一种创新型热管理系统。不过,无论是从功能还是形式上,要想复制人类的循环系统都不是一件容易的事情。最近,美国德雷塞尔大学(Drexel University)和北卡罗来纳州立大学(North Carolina State University)的一组研究人员创建了一个计算机程序,可能成为关键,能够在功能材料中,模拟人体经进化而得到优化的冷却系统。

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图片来自德雷塞尔大学

德雷塞尔大学工程学院博士兼助理教授Ahmad Najafi与合作者北卡罗来纳州立大学博士Jason Patrick概述了他们研发的计算技术如何加速设计3D打印碳纤维复合材料,而此种复合材料具备一个内部血管系统,可实现主动冷却功能。

Najafi表示:“当你觉得热的时候,身体会向循环系统发送一个信号,向皮肤表面输送更多的血液,这就是我们有时我们脸会红的原因。这是一种自然散热的方法,效果非常好。因此,多年来,科学家和工程师们都在试图在机械冷却系统中复制此种方法,如防止汽车和计算机过热的机械冷却系统。”

Najafi和Patrick的最新论文中描述了一个集成平台,以设计和创建仿生微血管复合材料。

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图片来自德雷塞尔大学

研究出来的计算机程序在几分钟的时间内就创造了HyTopS,是hybrid topology/shape optimization(混合拓补/形状优化)的简称,可以产生一个简要的血管网络,且具备理想的形状、大小以及微血管分布,可通过液体循环将材料冷却。

从电动汽车到新一代的飞机,随着性能不断在提高,产生的热量也更多了,因此目前都在研发微血管纤维复合材料,以冷却所有部件。

Patrick表示:“此类现代化材料可以彻底变革一切,从超音速太空飞行器到电动汽车中的电池组甚至是超级计算机冷却系统。随着速度的加快,输出的能量和计算功耗也在增加,大量热量的产生就需要新型冷却方法。受生物体循环系统的启发,内部微血管系统提供了一种有效的方法,可以调节合成材料的热量。”

据Najafi 和Patrick所说,该领域的仿生研究只持续了10年左右,但是产生的结果非常具有前景。Najafi 和 Patrick是在伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校(University of Illinois Urbana-Champaign)开始研发微血管材料,以实现自愈、主动冷却等功能。

来源:盖世汽车 作者:余秋云 编辑:虞舜

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