石墨烯/AZO/SiC复合结构的近场辐射换热特性

发布时间：2024-03-31 03:10

　　由于倏逝波贡献,近场辐射换热可以远超黑体辐射定律给出的极限换热热流,对近场辐射换热的调控在近场热光伏及热管理方面有重要的应用前景。石墨烯是一种有潜力的可用于近场辐射换热调控的功能材料。本文研究了由石墨烯、铝掺杂氧化锌(aluminum-doped zinc-oxide,AZO)及SiC构成的多层复合薄膜的近场辐射换热特性。研究发现:"AZO薄膜+SiC基底"结构的频谱辐射热流在SiC的SPhP频域出现谷值,而"SiC薄膜+AZO基底"结构同时在两种表面极化激元的共振频率处出现峰值;覆盖单层石墨烯薄膜对"AZO薄膜+SiC基底"结构的近场辐射换热基本没有影响;而"石墨烯/SiC薄膜/AZO基底"结构却可以同时支持三种表面极化激元,并在调控石墨烯化学势到适当值时,可以有效增强近场换热。本研究有助于理解石墨烯对近场辐射换热的调控特性。

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

图４?“ＳｉＣ基底＋ＡＺＯ薄膜”结构能Ｍ传输系数￥（〇；，／？）云图??Ｆｉｇ．?４?Ｃｏｎｔｏｕｒ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｅｎｅｒｇｙ?ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ?ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ?ｏｆ?ｕＳｉＣ??”

的复合结构记为ＧＳＡ。下??性。因此，图５中的频谱热流存在两个峰，分别对??应于ＳｉＣ的ＳＰｈＰ共振频率和ＡＺＯ的ＳＰＰ共振频??率。最后计算复合结构的近场辐射换热总热流，为??２．２７?ｘ?１０７?Ｗ／ｍ２，大于５?ｎｍ厚ＳｉＣ薄膜间的总热??流２．１３?ｘ?１０７?Ｗ／ｍ２和....

图６?“ＡＺＯ基底＋ＳｉＣ薄膜”结构能Ｍ传输系数云图??（插图为ＳｉＣ的ｓＰｈＰ频域内的能Ｍ传输系数的云图放大图）??Ｆｉ．?６?Ｃｏｎｔｏｕｒ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｅｎｅｒｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ?ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ?ｏｆ?“ＡＺＯ??

７１８??工程热物理学报??４１卷??１〇－１４??０?２?４?６?８?１０?１２?１４?１５??ｃｙ／（１０?丨４?ｒａｄ／ｓ）??图５?“ＡＺＯ基底＋ＳｉＣ薄膜”结构近场辐射频谱热流??Ｆｉｇ．?５?Ｓｐｅｃｔｒａｌ?ｒａｄｉａｔｉｖｅ?ｈｅａｔ?ｆｌｕｘ?ｏｆ?ｕＡＺＯ?ｓ....

图９?ＧＳＡ结构近场辐射换热热流??（ａ）近场辐射频谱热流（ｂ）总热流随化学势的变化关系??Ｆｉｇ．?９?Ｎｅａｒ－ｆｉｅｌｄ?ｒａｄｉａｔｉｖｅ?ｈｅａｔ?ｆｌｕｘ?ｏｆ?ＧＳＡ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??（ａ）?Ｓｐｅｃｔｒａｌ?ｒａｄｉａｔｉｖｅ?ｈｅａｔ?ｆｌｕｘ?（ｂ）?Ｔｈｅ?ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ?ｏｆ?ｔｏｔａｌ??ｈｅａｔ?ｆｌｕｘ?ｏｎ?ｃｈｅｍｉｃａｌ?ｐｏｔｅｎｔｉａｌ?ｏｆ?ｇｒ?

徐德宇等：石墨烯／ＡＺＯ／ＳｉＣ复合结构的近场辐射换热特性??７１９??１０－１１??１〇－１２？??０?２?４?６?８?１０?１２?１４?１５??ａ＞Ｊ（＼０ＸＡ?ｒａｄ／ｓ）??图８?ＧＡＳ结构近场辐射换热频谱热流??Ｆｉｇ．?８?Ｓｐｅｃｔｒａｌ?ｒａｄｉａｔｉｖｅ?ｈｅａ....

图８?ＧＡＳ结构近场辐射换热频谱热流??Ｆｉｇ．?８?Ｓｐｅｃｔｒａｌ?ｒａｄｉａｔｉｖｅ?ｈｅａｔ?ｆｌｕｘ?ｏｆ?ＧＡＳ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??

徐德宇等：石墨烯／ＡＺＯ／ＳｉＣ复合结构的近场辐射换热特性??７１９??１０－１１??１〇－１２？??０?２?４?６?８?１０?１２?１４?１５??ａ＞Ｊ（＼０ＸＡ?ｒａｄ／ｓ）??图８?ＧＡＳ结构近场辐射换热频谱热流??Ｆｉｇ．?８?Ｓｐｅｃｔｒａｌ?ｒａｄｉａｔｉｖｅ?ｈｅａ....

本文编号：3943357