微纳米结构热辐射调控研究文献综述

 2021-11-01 10:11

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一、研究背景随着微电子、航天、通信工程,机械制造等科学领域的发展与提高,有的热辐射控制技术已不能满足应用要求,甚至成为制约技术发展和应用的瓶颈,因此,需要不断探索和研究新型热福射控制技术[1]。

经典辐射换热理论往往用于宏观尺度,而微观角度,空间的尺寸已经到达纳米级,和热辐射电磁波波长的数量级相当,除了材料本身会影响热辐射,微结构的形式也与其相关,此时就需要考虑电磁波动的相干性,物体的电学,光学,热力学的性质会产生变化。

一些自然界不存在的优异性质,比如超材料的光学隐身,拓扑绝缘体等由此出现[2]。

根据这些性质,微结构在实际生活中有着广泛的应用。

利用三维光子晶体的波长选择特性,制作出中红外波长激光器,用于红外追踪、光学遥感探测[3];提高可见光波段高反射率,实现辐射制冷[4];利用半导体的光敏特性工作的窄带辐射器、光伏电池、红外探测器、发光二极管等光敏电子器件[5];基于表面等离子体激元特性的结构型吸波材料[6];此外等离子体光热和热幅射作为最主要的应用,在太阳能光热转换,太阳能海水淡化,红外传感,光热治疗等重要技术领域具有巨大潜力[7]。

二、国内外研究现状二十一世纪以来,微纳米科学领域获得了可观的发展,而微纳米材料是其重要发展成果。

微纳米材料具有的特性,如禁带宽度、光学转换等,可以通过改变微纳米结构的形状和尺度来改变。

在微尺度领域,通过改变微结构来实现热辐射调控,被认为是一种热辐射光谱调控的新型方法。

从国内外研究来看,通常使用数值模拟结合实验的方法进行研究,以节约经费,缩短周期。

比较流行的数值模拟方法即时域有限差分,不过有计算量大,对运行环境有一定要求的不足。

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