近日，我院戴高乐博士与和合作者在扩散调控与扩散超材料设计方面取得新进展。相关研究成果以“Controlling transient and coupled diffusion with pseudoconformal mapping”为题发表于《美国国家科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America，简称为PNAS），南通大学为第一署名单位。戴高乐博士、复旦大学黄吉平教授和上海第二工业大学王骏副教授为共同通讯作者。戴高乐博士、复旦大学本科生屈腾、复旦大学博士研究生雷敏为共同第一作者。论文合作者还包括我院2025届本科毕业生李卓（现为中国科学院大学博士研究生）、复旦大学杨福宝博士、上海第二工业大学硕士研究生张子薇以及上海第二工业大学王元元教授和谢华清教授。

扩散现象普遍存在于自然界中，是物质与能量输运的基本模式之一。近年来，扩散超材料（diffusion metamaterial）这一领域的兴起为利用人工结构调控扩散过程开辟了新的方向。然而传统方法难以同时实现功能材料的各向同性和界面匹配，或无法解决瞬态与多物理场耦合情境下的扩散调控问题。2023年，戴高乐博士与合作者在稳态热传导的研究中提出扩散赝共形映射（diffusive pseudo-conformal mapping）方法，利用简单的各向同性材料即可实现热流的精准重定向（//doi.org/10.1016/j.chaos.2023.113849）。本研究进一步发展了这一方法：在研究对象上扩展到了瞬态扩散（如瞬态热传导）与多物理场耦合扩散过程（如对流-传导体系和热电体系）；并构造了一类新的赝共形映射，能诱导出各向同性介质，同时满足多区域界面匹配，实现对特定区域扩散场强度的操控并且不产生外场扰动。特别的，对于瞬态热传导，新构造的赝共形映射给出了传统方法无法得到的精确的扩散率分布。通过赝共形映射中的几何参数设计，可以得到与常用材料比较适配的材料参数，从而方便的进行样品制备，规避了对复杂复合材料结构的需求。瞬态热传导的实验结果也验证了这一方法在真实环境中的可靠性。这项工作为复杂扩散过程的精准调控提供了新的思路。

《美国国家科学院院刊》是国际上享有盛誉的综合性学术期刊，为中科院一区Top期刊和Nature Index期刊，最新影响因子为9.1。该研究获得国家自然科学基金委员会、上海市科学技术委员会和上海市教育委员会的项目支持。

（戴高乐）

相关链接：//doi.org/10.1073/pnas.2511708122