CN116096058A - 基于热二极管的热传导路径逻辑调控系统和调控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于热二极管的热传导路径逻辑调控系统和调控方法，系统包括正向热二极管、反向热二极管和结构化外场。正/反向热二极管结构相同，均由模具，逻辑流道和功能流体组成；逻辑流道由中心分枝流体储备室，中心分枝流道，工作腔室，边缘分枝流道，边缘分枝流体储备室组成。无结构化外场时，热二极管作为单向传热装置，可实现两种热传导路径切换，在热流输出面形成两种温度分布，且正向热二极管在热流输出面的温度始终大于反向热二极管；施加结构化外场时，正/反向热二极管可分别实现不同的逻辑与门、协同实现逻辑非门，在热流输出面分别形成宽幅、可控的温度分布，为满足多个器件在复杂温度场景中的不同热控需求提供了新思路。

Description

基于热二极管的热传导路径逻辑调控系统和调控方法

技术领域

本发明属于微纳尺度传热及控制领域，具体涉及一种基于热二极管的热传导路径逻辑调控系统和调控方法。

背景技术

近年来，随着科学技术的迅速发展，电子通讯、能源动力、航天航空等领域对热控技术的要求日益提高。对于电子器件、电机及电池等温度敏感器件或搭载精密测量仪器等对工作温度范围有严格要求的系统，其工作场景中存在的周期性热负荷或温度波动将会对系统的服役性能产生重要的影响。若未采取有效的热控手段，将会在系统内产生不均匀的温度分布，进而引发热膨胀、热应力，工作精度的可靠性降低等一系列问题。目前的热控技术包括被动式和主动式。被动式如采用热控涂层、隔热材料、加热器等，多数为单一的加热或散热技术，无法实时响应环境的温度变化；主动式如基于工质相变流动的热管结构，布置于具有大热流密度的结构驻点和相邻低温区域之间，由于热管的控温阈值与工质相变点匹配，单一热管很难满足有限空间中多个驻点的复杂热控需求。

智能热控技术通过人工构建对热传递过程有特异性影响的结构，并耦合不同导热系数的材料，设计得到的热学超材料能够主动变换表面热分布以适应不同的热控需求。如利用坐标变化法设计的热学超材料，通过改变介质的导热系数和排列形式使核心区域周围的热流路径发生弯曲；利用散射相消法设计的热学超材料，通过构造导热系数接近于0的圆环或壳结构使核心区域达到热屏蔽的效果。以上热控技术均是基于稳态热传导实现了核心区域器件的热防护，当同一器件在不同阶段的热控需求不同时，调控范围窄，灵活性低，且制备智能热控设备所需的极端各向异性材料很难从自然界中直接获取，制备成本高，且制成后，只能应用于特定背景下。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于热二极管的热传导路径逻辑调控系统和方法，利用结构化外场动态调控热二极管中热传导路径的导热能力，调控范围宽，灵活性高，可以满足不同器件或同一器件在不同阶段的不同热控需求。

为达到上述目的，本发明所述基于热二极管的热传导路径逻辑调控系统，包括结构化外场和热二极管，所述热二极管包括正向热二极管和/或反向热二极管；所述正向热二极管和反向热二极管结构相同，工作状态下和作用对象的接触面不同，包括模具、逻辑流道和功能流体；所述功能流体填于逻辑流道内；所述模具一侧设置有凸台，模具中开设有贯通的分枝沟槽；所述逻辑流道包括依次连通的中心分枝流体储备室、中心分枝流道、工作腔室、边缘分枝流道和边缘分枝流体储备室，所述工作腔室位于分枝沟槽内；所述正向热二极管用于实现与门逻辑AND-f，反向热二极管用于实现与门逻辑AND-r，协同实现非门逻辑OR；所述正向热二极管与门逻辑AND-f调控热传导路径，在热流输出面形成的温度区间的边界值始终大于反向热二极管与门逻辑AND-r形成的温度区间的边界值；所述结构化外场用于控制逻辑流道内的功能流体的流向。

进一步的，工作腔室设置有分枝峰峦，所述分枝峰峦形状和分枝沟槽形状形同。

进一步的，中心分枝流体储备室的存贮体积等于功能流体运行在工作腔室中心分枝时所需的最大流体体积V_C；所述边缘分枝流体储备室的存贮体积等于功能流体运行在工作腔室边缘分枝时所需的最大流体体积V_M。

进一步的，中心分枝流体储备室和边缘分枝流体储备室分别预留有毛细注入孔。

进一步的，功能流体为高导热流体基质和功能填料的混合物。

进一步的，分枝沟槽包括边缘分枝和与边缘分枝连通的中心分枝。

进一步的，凸台高度h的取值范围为：0≤h＜H-R-Lc，H为模具不含凸台时的总高度，R为分枝沟槽的基本圆半径，Lc为分枝沟槽的分枝长度，边缘分枝和中心分枝的长度相等。

进一步的，凸台的宽度w取值范围为：0≤w＜W，W为模具的总宽度。

进一步的，逻辑流道的材料与模具的材料一致。

一种基于热二极管的热传导路径逻辑调控方法，基于上述的热传导路径逻辑调控系统，包括以下步骤：

步骤1、在发热器件表面布置热二极管；

步骤2、用结构化外场进行热传导路径逻辑调控：

1)当发热器件需要散热时，施加结构化外场进行调控，将分别位于中心分枝流体储备室和边缘分枝流体储备室中的功能流体引入工作腔室中，使正向热二极管散热效果增强、反向热二极管隔热效果减弱；

2)当发热器件需要隔热时，施加结构化外场进行调控，将位于工作腔室中的功能流体分别引入中心分枝流体储备室和边缘分枝流体储备室，使正向热二极管散热效果减弱，反向热二极管隔热效果增强。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益的技术效果：

正向热二极管与反向热二极管的与门逻辑不同，正向热二极管在结构化外场调控下用于实现AND-f，反向热二极管在结构化外场调控下用于实现与门逻辑AND-r，正向热二极管与反向热二极管在结构化外场调控下用于协同实现非门逻辑OR。正向热二极管与门逻辑AND-f调控热传导路径，在热流输出面形成的温度区间的边界值始终大于反向热二极管与门逻辑AND-r形成的温度区间的边界值，即正向热二极管有利于常温环境器件散热，反向热二极管有利于高温环境时器件隔热，热二极管正/反向始终存在传热差异。

当发热器件表面温度为80℃，环境温度为20℃时，温度区间边界值的最大差异为16.48℃，最宽温控范围为[20.06℃,49.76℃]。区别于传统的外场调控下功能填料有序/无序排列变换，本发明将结构化外场与热二极管结合，提供了一种动态连续、无损可逆、宽幅的热传导路径逻辑调控方法。无结构化外场时，热二极管作为单向传热装置，模具的A面接触发热元器件时，热二极管处于正向工作状态(导热)，模具的B面接触发热元器件时，热二极管处于反向工作状态(隔热)，即改变热二极管与作用对象的接触面，即可实现两种热传导路径切换；施加结构化外场时，正向热二极管与反向热二极管通过不同的与非门逻辑调控工作腔室中功能流体的运行量，使热流输出面形成连续变换的热分布，如超高温强隔热、较高温一般隔热、常温散热等，能够满足多个器件在复杂温度场景中的不同热控需求。

本发明中正向热二极管与反向热二极管作为逻辑与非门调控的实现单元，能够根据不同目标的结构尺寸确定不同数目的单元进行阵列，系统扩展性强。

本发明中结构化外场无损调控功能流体在逻辑流道中实现可逆运行，且运行过程中系统无额外能耗产生，不会对器件的热控产生额外的干扰。

进一步的，逻辑流道的材料与模具一致，有利于热流在逻辑流道/模具界面的对称热输运、在逻辑流道/高导热流体基质界面的非对称热输运，壁厚δ为可加工的最薄壁厚，壁厚δ越薄，相同体积逻辑流道内可填充的功能流体体积分数越大，热二极管正/反向传热差异越大，即正向热二极管和反向热二极管与门逻辑形成的温度区间边界值差异越大，温控范围越宽。

附图说明

图1是基于正向热二极管的与门逻辑AND-f；

图2是基于反向热二极管的与门逻辑AND-r；

图3是基于正向热二极管和反向热二极管的逻辑与非门工作原理图；

图4是中心分枝流体储备室、中心分枝流道、工作腔室的XY截面图；

图5是边缘分枝流体储备室、边缘分枝流道、工作腔室的XY截面图；

图6是工作腔室的XZ截面图；

图7a是电路板基于风扇强制对流时的示意图；

图7b是电路板基于热二极管的热传导路径逻辑调控方法示意图；

图7c是基于热二极管的热传导路径逻辑调控方法的具体实施例仿真演示结果图。

附图中：1、模具，2、中心分枝流体储备室，3、中心分枝流道，4、工作腔室，5、边缘分枝流道，6、边缘分枝流体储备室，7、结构化外场，8、高导热流体基质，9、功能填料，11、凸台，12、分枝沟槽，121、边缘分枝，122、中心分枝。

具体实施方式

为了使本发明的目的和技术方案更加清晰和便于理解。以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步的详细说明，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并非用于限定本发明。

一种基于热二极管的热传导路径逻辑调控系统，包括正向热二极管、反向热二极管和结构化外场7；其中，正向热二极管和反向热二极管结构相同，包括模具1、逻辑流道和功能流体；逻辑流道包括依次连通的中心分枝流体储备室2，中心分枝流道3，工作腔室4，边缘分枝流道5，边缘分枝流体储备室6；功能流体包括高导热流体基质8和功能填料9；逻辑流道的工作腔室4嵌于模具1的分枝沟槽12中，且工作腔室4的分枝峰峦与模具1的分枝沟槽12为紧密互补结构，中心分枝流道3一端与中心分枝流体储备室2连接，另一端与工作腔室4第一端连接，边缘分枝流道5一端与工作腔室4第二端连接，另一端与边缘分枝流体储备室6连接，初始状态，功能流体填于逻辑流道中心分枝流体储备室2和边缘分枝流体储备室6内。模具1的材料、分枝沟槽12的形貌、分枝沟槽的基本圆半径R和分枝长度Lc、分枝沟槽的数目见专利CN114900072A；逻辑流道的材料与模具一致，壁厚δ为可加工的最薄壁厚。

模具1中开设有贯通的分枝沟槽12，分枝沟槽12包括边缘分枝121和与边缘分枝连通且位于边缘分枝上方的中心分枝122。模具1一侧设置有凸台11。中心分枝流体储备室2的存贮体积记为V_C,边缘分枝流体储备室6存贮体积记为V_M，工作腔室4存贮体积记为V_W，V_C+V_M＝V_W；所述中心分枝流体储备室2和边缘分枝流体储备室6分别预留有毛细注入孔，功能流体在逻辑流道工作状态开始前预注入至两个储备室中；所述中心分枝流道3和边缘分枝流道5为功能流体在储备室和工作腔室4之间的逻辑流动提供桥梁。

凸台11高度h、宽度w以及工作腔室4内功能流体的运行量V直接影响正/反向热二极管与非门逻辑调控热传导路径形成的温度区间，凸台11高度h越高、工作腔室4中功能流体的运行量V越多，正向热二极管与反向热二极管与门逻辑形成的温度区间的边界值差异则越明显、非门逻辑的温度区间幅值则越宽；凸台11宽度w越窄，正/反向热二极管与门逻辑形成的温度区间的边界值差异、非门逻辑的温度区间幅值均先增加后减小。凸台11高度h取值范围为：0≤h＜H-R-Lc，H为模具1不含凸台11时的总高度；凸台11宽度w取值范围为：0≤w＜W，W为模具1的总宽度；运行量V越多即V/(V_W)越接近100％；正向热二极管与反向热二极管与门逻辑形成的温度区间的边界值差异则越明显即(T_out0-T_out1)、(T_out4-T_out5)的值越大；非门逻辑的温度区间幅值则越宽即(T_out4-T_out1)的值越大。

高导热流体基质8的导热系数大于模具1的导热系数，同时高导热流体基质8可降低功能填料9的运动阻力并且在流动过程中不与功能填料9产生分离，包含但不限于聚乙烯醇溶液、液态金属或液态金属与酸/碱溶液的混合液等，所述功能填料9响应结构化外场的调控并带动高导热流体基质8流动，包含但不限于钕铁硼颗粒与硼砂、微米级铁/镍粒子等，所述结构化外场7包含但不限于磁场、电场等。所述功能填料9的质量分数小于高导热流体基质8的10％。制备热二极管的材料可从自然材料中直接获取，制备成本低，性价比高。

图1为基于正向热二极管的与门逻辑AND-f。当正向热二极管布置于目标表面时，目标产生的热量垂直经过模具1的无凸台面(记为1-A面)和工作腔室4的4-A面(和1-A在同一平面)。与门逻辑指单个热二极管传热方向确定(正向保持正向，反向保持反向)或多个热二极管传热方向相同(全部保持正向或全部保持反向)，中心分枝流体储备室2和边缘分枝流体储备室6中的两路功能流体在工作腔室4内的合并、分离。

所述正向热二极管与门逻辑AND-f调控边缘分枝流体储备室6和中心分枝流体储备室2中的两路功能流体在工作腔室4中合并，边缘分枝流体储备室6中的功能流体先运行，中心分枝流体储备室2中的功能流体后运行；所述反向热二极管与门逻辑AND-r调控边缘分枝流体储备室6和中心分枝流体储备室2中的两路功能流体在工作腔室4内合并，中心分枝流体储备室2中的功能流体先运行，边缘分枝流体储备室6中的功能流体后运行；所述边缘分枝流体储备室6和中心分枝流体储备室2中的两路功能流体在工作腔室4中合并使热流在输出面形成的温度连续升高，所述边缘分枝流体储备室6和中心分枝流体储备室2中的两路功能流体在工作腔室4中分离使热流在输出面形成的温度连续降低，且实现分离的运行顺序与合并相反。

当工作腔室4中无功能流体时，模具1的1-B面输出的温度为T_out0；当结构化外场7将边缘分枝流体储备室6中的功能流体经边缘分枝流道5引导至工作腔室4中并填满边缘分枝时，1-B面输出的温度为T_out2；当结构化外场7将中心分枝流体储备室2中的功能流体经中心分枝流道3引导并填满工作腔室4时，正向热二极管工作腔室4中功能流体的运行量达到最大值，1-B面输出的温度为T_out4；由于工作腔室4中功能流体的运行量V越多，模具1的1-B面输出的温度越大，因此T_out0<T_out2<T_out4。

图2为基于反向热二极管的与门逻辑AND-r。当反向热二极管布置于目标表面时，目标产生的热量垂直经过模具1的有凸台面(记为1-B面)，当工作腔室4中无功能流体时，4-A面输出的温度为T_out1；当结构化外场7将中心分枝流体储备室2中的功能流体经中心分枝流道3引导至工作腔室4中并填满中心分枝时，4-A面输出的温度为T_out3；当结构化外场7将边缘分枝流体储备室6中的功能流体经边缘分枝流道5引导并填满工作腔室4中时，反向热二极管工作腔室4中功能流体的运行量达到最大值，输出温度为T_out5；T_out1<T_out3<T_out5。

图3为基于正向热二极管和反向热二极管的与非门逻辑工作原理图。工作腔室4记为W，边缘分枝流体储备室6记为M，中心分枝流体储备室2记为C。对于正向热二极管，热流从功能流体流向模具1，功能流体中的热载流子在分枝沟槽界面的散射率为τ₁，对于反向热二极管，热流从模具1流向功能流体，功能流体中的热载流子在分枝沟槽界面的散射率为τ₂，由于导热系数反比于τ^1/2，且τ₁<τ₂，因此正向热二极管的导热系数大于反向热二极管的导热系数，热流输出面的温度T_out0>T_out1，T_out2>T_out3，T_out4>T_out5，即T_out0始终大于T_out1，T_out2始终大于T_out3，T_out4始终大于T_out5；基于正向热二极管与门逻辑AND-f调控热传导路径，在热流输出面形成的温度区间为[T_out0,T_out4]；基于反向二极管与门逻辑AND-r调控热传导路径，在热流输出面形成的温度区间为[T_out1,T_out5]；基于正向热二极管与反向热二极管逻辑非门(OR)调控热传导路径，在热流输出面形成的温度区间为[T_out1,T_out4]。

图4为中心分枝流体储备室、中心分枝流道、工作腔室的XY截面图。初始状态下，功能填料9均匀分散在高导热流体基质8中形成功能流体，并填充于中心分枝流体储备室2中。

图5为边缘分枝流体储备室、边缘分枝流道、工作腔室的XY截面图。初始状态下，功能填料9均匀分散在高导热流体基质8中形成功能流体，并填充于边缘分枝流体储备室6中。

参考图6，工作腔室的XZ截面图。初始状态工作腔室4中未填充功能流体。

一种基于热二极管的热传导路径逻辑调控方法，包括以下步骤：

步骤1、在发热器件表面布置热二极管，热二极管的阵列数目与器件的结构尺寸有关，热二极管的初始布置方向与器件的主要工作场景有关。

1)当同一器件在不同阶段存在不同的热控需求时：

当发热器件的主要工作场景为常温环境时，初始状态，正向热二极管的A面与发热器件表面相接触，无结构化外场7调控时，正向热二极管有利于器件散热；

当发热器件的主要工作场景为高温环境时，将正向热二极管反转，使B面与发热器件表面相接触，无结构化外场7调控时，反向热二极管有利于器件隔热；具体温度值取决于逻辑流道工作腔室4中功能流体的运行量V。

2)当同一器件在不同阶段的热控需求不变时，热二极管无需反转。

3)当一种二极管不能满足同一器件的热控需求时，在器件同一表面布置正向二极管和反向二极管。

步骤2、根据需求使用结构化外场7调控：

1)当发热器件需要散热时，施加结构化外场7调控，将分别位于中心分枝流体储备室2和边缘分枝流体储备室6中的功能流体引入工作腔室4中，正向热二极管散热效果增强(即表面温度可从T_out0增加到T_out4)、反向热二极管隔热效果减弱(即表面温度可从T_out1增加到T_out5)，发热器件的最高表面温度达到T_out4。

2)当发热器件需要隔热时，施加结构化外场7调控，将位于工作腔室4中的功能流体分别引入中心分枝流体储备室2和边缘分枝流体储备室6，正向热二极管散热效果减弱(即表面温度可从T_out4降低到T_out0)，反向热二极管隔热效果增强(即表面温度可从T_out5降低至T_out1)，发热器件的最低表面温度达到T_out1。

实施例1

参照图7a-图7c，基于热二极管的热传导路径逻辑调控方法的具体实施例仿真演示结果图。当电路中的发热元件(如电阻)将电路板升温至T_IC，且T_IC略微超过元器件三的极限工作温度T_IC3，远超过元器件一和元器件二的极限工作温度T_IC1和T_IC2，即T_IC>T_IC3>>T_IC2>T_IC1。若采用风扇强制对流(图7a)将电路板温度T_IC降低至T_IC2以下，对于元器件三不仅存在额外的功耗浪费，且T_IC2远低于元器件三的正常工作温度区间，还会引发元器件三的过冷保护等问题。

本实施例(图7b)基于热二极管的热传导路径逻辑调控方法，根据不同元器件的不同工作温度需求，在元器件一表面布置反向热二极管、元器件二表面布置正向热二极管、元器件三表面布置由一个正向热二极管与一个反向热二极管组成的逻辑与非门调控单元：无结构化外场时，反向热二极管可将元器件一的温度降低至T_out1(T_out1＝T_IC1)，正向热二极管可将元器件二的温度降低至T_out0(T_out0＝T_IC2)；施加结构化外场时，单个反向热二极管执行与门逻辑AND-r对元器件三的温度调控幅值为[T_out1,T_out5]，单个正向热二极管执行与门逻辑AND-f对元器件三的温度调控幅值为[T_out0,T_out4]，单个正向二极管与单个反向热二极管组成的逻辑与非门调控单元共同执行非门逻辑(OR)，其对元器件三的温度调控幅值为[T_out1,T_out4]。非门逻辑指多个(≥2个)热二极管中至少有两个热二极管的传热方向不同(≥1个保持正向，≥1个保持反向)，中心分枝流体储备室(2)和边缘分枝流体储备室(6)中的两路功能流体在工作腔室(4)内的合并、分离。

本实施例仿真结果见图7c，热二极管模具1的尺寸长×宽×高为24×24×12mm³，凸台高度h为2.25mm，宽度w为9mm，逻辑流道的壁厚δ为0.8mm,中心分枝流体储备室2和边缘分枝流体储备室6的内径为15.74mm。当电路板升温达到80℃时，仿真测得T_out1＝20.06℃，T_out0＝21.26℃，AND-r和AND-f的温度调控幅值分别为[20.06℃,33.28℃]和[21.26℃,49.76℃]，正/反向热二极管非门逻辑OR的温度调控幅值为[20.06℃,49.76℃]。实施例既保证了极限工作温度接近的元器件一和二的正常运行，又赋予极限温度相差较大的元器件三宽幅温度调控范围，说明基于热二极管的热传导路径逻辑调控方法可对不同热敏元器件实现定制化的热防护。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于热二极管的热传导路径逻辑调控系统，其特征在于，包括结构化外场(7)和热二极管，所述热二极管包括正向热二极管和/或反向热二极管；

所述正向热二极管和反向热二极管结构相同，工作状态下和作用对象的接触面不同，包括模具(1)、逻辑流道和功能流体；所述功能流体填于逻辑流道内；

所述模具(1)一侧设置有凸台(11)，模具(1)中开设有贯通的分枝沟槽(12)；所述逻辑流道包括依次连通的中心分枝流体储备室(2)、中心分枝流道(3)、工作腔室(4)、边缘分枝流道(5)和边缘分枝流体储备室(6)，所述工作腔室(4)位于分枝沟槽(12)内；

所述正向热二极管用于实现与门逻辑AND-f，反向热二极管用于实现与门逻辑AND-r，协同实现非门逻辑；

所述正向热二极管与门逻辑AND-f调控热传导路径，在热流输出面形成的温度区间的边界值始终大于反向热二极管与门逻辑AND-r形成的温度区间的边界值；

所述结构化外场(7)用于控制逻辑流道内的功能流体的流向。

2.根据权利要求1所述的一种基于热二极管的热传导路径逻辑调控系统，其特征在于，所述工作腔室(4)设置有分枝峰峦，所述分枝峰峦形状和分枝沟槽(12)形状形同。

3.根据权利要求1所述的一种基于热二极管的热传导路径逻辑调控系统，其特征在于，所述中心分枝流体储备室(2)的存贮体积等于功能流体运行在工作腔室(4)中心分枝时所需的最大流体体积V_C；所述边缘分枝流体储备室(6)的存贮体积等于功能流体运行在工作腔室(4)边缘分枝时所需的最大流体体积V_M。

4.根据权利要求1所述的一种基于热二极管的热传导路径逻辑调控系统，其特征在于，所述中心分枝流体储备室(2)和边缘分枝流体储备室(6)分别预留有毛细注入孔。

5.根据权利要求1所述的一种基于热二极管的热传导路径逻辑调控系统，其特征在于，所述功能流体为高导热流体基质(8)和功能填料(9)的混合物。

6.根据权利要求1所述的一种基于热二极管的热传导路径逻辑调控系统，其特征在于，所述分枝沟槽(12)包括边缘分枝和与边缘分枝连通的中心分枝。

7.根据权利要求6所述的一种基于热二极管的热传导路径逻辑调控系统，其特征在于，所述凸台(11)高度h的取值范围为：0≤h＜H-R-Lc，H为模具(1)不含凸台(11)时的总高度，R为分枝沟槽的基本圆半径，Lc为分枝沟槽的分枝长度，边缘分枝和中心分枝的长度相等。

8.根据权利要求1所述的一种基于热二极管的热传导路径逻辑调控系统，其特征在于，所述凸台(11)的宽度w取值范围为：0≤w＜W，W为模具的总宽度。

9.根据权利要求1所述的一种基于热二极管的热传导路径逻辑调控系统，其特征在于，所述逻辑流道的材料与模具(1)的材料一致。

10.一种基于热二极管的热传导路径逻辑调控方法，其特征在于，基于权利要求1所述的热传导路径逻辑调控系统，包括以下步骤：

步骤1、在发热器件表面布置热二极管；

步骤2、用结构化外场(7)进行热传导路径逻辑调控：

1)当发热器件需要散热时，施加结构化外场(7)进行调控，将分别位于中心分枝流体储备室(2)和边缘分枝流体储备室(6)中的功能流体引入工作腔室(4)中，使正向热二极管散热效果增强、反向热二极管隔热效果减弱；

2)当发热器件需要隔热时，施加结构化外场(7)进行调控，将位于工作腔室(4)中的功能流体分别引入中心分枝流体储备室(2)和边缘分枝流体储备室(6)，使正向热二极管散热效果减弱，反向热二极管隔热效果增强。

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