基于石墨烯的各向异性材料间的近场辐射热传输研究

发布时间：2021-08-30 04:35

　　根据著名的斯特藩-玻尔兹曼定律,两个平行介质之间的辐射热传输受到传播电磁波的控制,在理想情况下,极限达到黑体辐射。然而,这一理论的可行性仅限远场范围。近年来,随着纳米技术的高速发展,研究者发现在纳米尺寸下很多物理现象呈现出新的物理特性。当平行介质之间的距离在纳米尺度下小于热辐射的特征波长时,传播电磁波对辐射热传输的控制逐渐失效,而倏逝波、表面极化激元在热传输过程中起主导作用。由于平行介质的界面处存在表面波的耦合,近场辐射热传输可以超过黑体辐射几个数量级。本论文采用涨落耗散理论对基于石墨烯的各向异性材料之间的近场辐射热传输在理论上进行了定量计算及定性分析。主要研究内容有:第一,分析了石墨烯的物理性质,主要包括石墨烯的基本结构、光电性质及石墨烯表面等离激元。介绍了本论文研究的各向异性超材料的双曲色散特性,推导了各向异性材料的色散关系,也推导了介质-石墨烯-介质结构表面的菲涅尔反射系数。表明各向异性超材料在近场辐射热传输中发挥的重要作用。根据近场热辐射的涨落电动力学及涨落耗散理论,计算热传输系数。第二,通过构建半无限石墨烯覆盖碳化硅纳米线阵列（SiC NWAs）复合结构,推导结构表面的菲涅尔... 

【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

(a)石墨烯的结构示意图图1.1(b)石墨烯组成的富勒烯、碳纳米管、石墨

电子的弛豫时间 和石墨烯化学势 。图 1.2 电导率（a）实部和（b）虚部与频率和石墨烯化学势的关系图图1.2用matlab软件仿真模拟出了石墨烯化学势和频率对石墨烯电导率的影响，在很小的频率范围内才出现亮区，此时石墨烯电导率受石墨烯化学势的影响较明显。随着频率增加，石墨烯电导率趋近于零，不受化学势和频率的影响。为进一步研究石墨烯化学势和频率对电导率的影响，图 1.3 和图 1.4 分别用软件编程模拟了石墨烯电导率实部和虚部在选定石墨烯化学势数值的情况下随频率变化的关系，清晰的展示了频率、化学势对石墨烯电导率的影响。从图中可以看出，随着频率的不断增加，石墨烯电导率的实部和虚部都迅速减小，且电导率虚部比实部高出一个数量级，实部电导率衰减相对缓慢。随着石墨烯化学势的增大，电导率的实部与虚部都得到增加，并都往高频方向移动，发生了红移。由于石墨烯

图 1.3 石墨烯电导率实部在不同化学势下与频率的关系图 1.4 石墨烯电导率虚部在不同化学势下与频率的关系反射系数放置在绝对介电函数和磁导率分别为11 ， 和22 ， 的


本文编号：3372074