51. Nonreciprocal Thermal Material by Spatiotemporal Modulation
- Author
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Daniel Torrent, Jean-Chirstophe Batsale, Olivier Poncelet, Centre de Recherche Paul Pascal (CRPP), Université de Bordeaux (UB)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), GROC∙UJI (INIT), Université de Jaume, Institut de Mécanique et d'Ingénierie de Bordeaux (I2M), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Bordeaux (UB)-École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers (ENSAM), Arts et Métiers Sciences et Technologies, HESAM Université - Communauté d'universités et d'établissements Hautes écoles Sorbonne Arts et métiers université (HESAM)-HESAM Université - Communauté d'universités et d'établissements Hautes écoles Sorbonne Arts et métiers université (HESAM)-Arts et Métiers Sciences et Technologies, HESAM Université - Communauté d'universités et d'établissements Hautes écoles Sorbonne Arts et métiers université (HESAM)-HESAM Université - Communauté d'universités et d'établissements Hautes écoles Sorbonne Arts et métiers université (HESAM)-Institut Polytechnique de Bordeaux-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Mathématiques de Marseille (I2M), Aix Marseille Université (AMU)-École Centrale de Marseille (ECM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), U.S. Office of Naval Research under Grant No. N00014-17-1-2445, ANR-10-LABX-0042,AMADEus,Advanced Materials by Design(2010), ANR-10-IDEX-0003,IDEX BORDEAUX,Initiative d'excellence de l'Université de Bordeaux(2010), Université de Bordeaux (UB)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Bordeaux (UB)-École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers (ENSAM), HESAM Université (HESAM)-HESAM Université (HESAM)-Arts et Métiers Sciences et Technologies, HESAM Université (HESAM)-HESAM Université (HESAM)-Institut Polytechnique de Bordeaux-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), ANR: ANR-10-LABX-0042-AMADEUS,ANR-10-LABX-0042-AMADEUS, ANR-10-IDEX-0003-02/10-IDEX-0003,IDEX BORDEAUX,IdEx Bordeaux(2010), Institut de Mécanique et d'Ingénierie (I2M), Université de Bordeaux (UB)-Institut Polytechnique de Bordeaux-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Arts et Métiers Sciences et Technologies, and HESAM Université (HESAM)-HESAM Université (HESAM)
- Subjects
[PHYS]Physics [physics] ,Condensed Matter - Materials Science ,Materials science ,Materials Science (cond-mat.mtrl-sci) ,FOS: Physical sciences ,General Physics and Astronomy ,02 engineering and technology ,Mechanics ,Sense (electronics) ,021001 nanoscience & nanotechnology ,01 natural sciences ,Heat capacity ,Thermal conductivity ,Heat flux ,Modulation ,0103 physical sciences ,Thermal ,010306 general physics ,0210 nano-technology ,Heat flow ,Diode - Abstract
The thermal properties of a material with a spatio-temporal modulation in both the thermal conductivity and the mass density are studied. The special configuration studied here consists of a modulation in a wave-like fashion. It is found that these materials behaves, in an effective way, as materials with an internal convection-like term that provides them of non-reciprocal properties, in the sense that the flow of heat has different properties when it propagates in the same direction or in the opposite one to the modulation of the parameters. An effective medium description is presented which accurately describes the modulated material, and numerical simulations supports both the non-reciprocal properties and the effective medium description. It is found that these materials are promising candidates for the design of thermal diodes and other advanced devices for the control of the heat flow at all scales.
- Published
- 2018
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