实现纳米流体全光谱近完美光热转换

发布时间：2021-01-20 16:32

　　本文研究了不同材料以及不同半径组合的核壳结构纳米流体的光热转换效果。同时考虑材料实际的色散特征,基于遗传算法,在所研究的十种材料中,优化选择得到了最佳的核壳材料以及半径的组合参数,在全光谱（0.2～2.5μm）范围内实现了近完美的光热转换效果。计算结果表明,将常见的SiO₂材料作为核,金属Ni或者TiN作为壳,合理地选择核壳的半径参数,均能实现99%以上的光热转换效果。特别地,在相同的几何参数下,对于SiO₂@Ni以及SiO₂@TiN纳米流体,因其能在宽光谱范围内有效地激发等离子体共振,其光热转换效率（99.83%）是传统的由纯Ag、Au纳米流体的约2倍,是SiO₂@Ag或SiO₂@Au纳米流体的1.2倍左右。本文的研究方法不仅对于设计性能更加优秀的纳米流体组合材料具有指导意义,在实际应用中,可对纳米粒子的几何尺寸进行优化,进一步降低生成成本的同时实现全光谱高效的光热转换. 

【文章来源】：工程热物理学报. 2020,41(09)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

图３优选的（ａ）核壳组合（ｂ）核壳材料的概率统计结果以及??相应的平均光热转换效率??Ｆｉｇ．?３?Ｔｈｅ?ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ?ｒｅｓｕｌｔｓ?ｏｆ?ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ?（ａ）?ｃｏｒｅ＠ｓｈｅｌｌ??ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ?ａｎｄ?（ｂ）?ｍａｔｅｒｉａｌｓ?ｆｏｒ?ｃｏｒｅ?ａｎｄ?ｓｈｅｌｌ，?ａｌｏｎｇ?ｗｉｔｈ??ｔｈｅ?ｐｈｏｔｏｔｈｅｒｍａｌ?ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ?ｅｆｆ?

刘梦琦等：实现纳米流体全光谱近完美光热转换??２２７７??０．５??１．０??０．５??２．０??２．５??ｉ／ｊｉｍ??图５?（ａ）?Ｓｉ０２＠Ｎｉ纳米粒子的半径组合统计分布??（ｒｃ?＞?２０?ｎｍ）．实线连接一组圆形的数据点，其中下方的数据点??表示核的半径，上方的数据点表示壳的半径，黑色的方形数据??点表示相应的光热转换效率；（ｂ）核半径为２３?ｎｍ、壳半径为２５??ｎｍ不同材料组合的纳米流体的太阳吸收光谱；（ｃ）核半径为２３??ｎｍ、壳半径为２５?ｎｍ不同材料组合的纳米粒子的吸收系数??Ｆｉｇ．?５?（ａ）?Ｔｈｅ?ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ?ｒｅｓｕｌｔｓ?ｏｆ?ｒａｄｉｉ?ｏｆ?ｃｏｒｅ?ａｎｄ?ｓｈｅｌｌ?ｆｏｒ??Ｓｉ〇２＠Ｎｉ?ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ?（ｒｃ?＞?２０?ｎｍ）．?Ｔｈｅ?ｆｕｌｌ?ｃｉｒｃｌｅｓ??ｒｅｐｒｅｓｅｎｔ?ｔｈｅ?ｖａｌｕｅｓ?ｏｆ?ｒａｄｉｉ?（ｔｈｅ?ｂｏｔｔｏｍ?ｉｓ?ｆｏｒ?ｃｏｒｅ?ａｎｄ?ｔｈｅ??ｕｐｐｅｒ?ｉｓ?ｆｏｒ?ｓｈｅｌｌ，?ｔｈｅｙ?ａｒｅ?ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ?ｂｙ?ｔｈｅ?ｂｌａｃｋ?ｌｉｎｅｓ），?ａｌｏｎｇ??ｗｉｔｈ?ｔｈｅ?ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ?ｐｈｏｔｏｔｈｅｒｍａｌ?ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ?ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ??ｍａｒｋｅｄ?ｗｉｔｈ?ｔｈｅ?ｂｌａｃｋ?ｓｑｕａｒｅｓ，?（ｂ）?Ｔｈｅ?ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ?ｓｏｌａｒ??ｓｐｅｃｔｒａ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ?ｗｉｔｈ?ｏｕｔｅｒ?ｒａｄｉｕｓ?２５?ｎｍ．?Ａｓ??ｆｏｒ?ｃｏｒｅ＠ｓｈｅｌｌ?ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ，?ｔｈｅ?ｃｏｒｅ’ｓ?ｒ


本文编号：2989386