近日，我院中方导师、能源与动力工程学院胡润团队在国际物理学权威期刊《Newton》（Cell姊妹刊）上以封面论文形式正式刊发了题为“Macroscale anomalous heat conduction in active thermal metamaterials”（主动热超材料中的宏观反常热传导）的研究成果。rabey雷竞技为第一完成单位，博士生王兆宸为论文第一作者，胡润教授为通讯作者，罗小兵教授、钱鑫教授为共同作者。

在宏观尺度下，热传导过程通常遵循傅里叶定律，热导率与体系尺寸不存在直接关联。然而，在微观尺度下，当体系尺寸接近声子平均自由程时，受边界散射影响，傅里叶定律可能失效，出现热导率随尺寸增大而发散的反常现象，即κeff∝Lβ。其中指数β可用于表征不同导热状态：扩散态（β= 0）、弹道-扩散态（0 <β< 1）和弹道态（β= 1）。通常此类现象仅在微观尺度下被观察到，但本研究创新性地利用主动热超材料（Active Thermal Metamaterials，ATMs）这一平台，在宏观尺度上重现了上述反常热传导行为。通过在基体材料中嵌入可编程的冷热源，该平台能够自由调控内部温度场，以模拟微观尺度下的反常热传导现象，从而在宏观尺度上成功观测到随体系尺寸变化的等效热导率，即κeff∝Lβ（0<β<1）。这是在宏观尺度下首次报道此类反常热传导现象，模拟和实验均验证了这种反直觉现象，并进行了详细的物理讨论。该研究揭示了一种全新的热物性调控规律，极大地拓展了材料热物性调控手段，为动态调控热功能材料以及具备任意形状、尺寸与功能的热功能器件设计提供了解决方案，也为先进热管理开辟了新途径。

论文发表同期被《Newton》杂志刊发预告性评述《Macroscale heat conduction gets an anomalous makeover》，明确点评为“Thecore finding of this work is both elegant and powerful.”“Thispaper offers a refreshing and promising new direction.”“… could be truly transformative, inspiring exciting new directions for both fundamental research and thermal engineering.”（https://doi.org/10.1016/j.newton.2025.100289）

罗小兵、胡润教授团队长期致力于传热传质、热学超构材料和功能器件、光电子器件热管理等方向研究，近年来已在Nature Communications、Science Advances、Physical Review X、Light: Science & Applications、Advanced Materials、Advanced Energy Materials、Materials Today、ACSNano等国际著名期刊发表多篇论文。

本研究得到了国家自然科学基金(52422603, 92463311, 52161160332, 52411540235)等项目资助。

课题组网站：http://tpl.hust.edu.cn

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.newton.2025.100255