基于特殊Epsilon微腔的定向辐射冷却
背景介绍
黑体辐射具有高度不对称的连续光谱,完全依赖于表面温度,导致在频率或动量域塑造热发射光谱一度被认为是难以捉摸的任务。纳米光子学的进步,使热发射在动量域和频率域的调节成为可能。由于设计原理的复杂性,角度选择热发射比波长选择热发射更具挑战性。早期试图将热发射转向某一方向的尝试仅限于窄光谱或特定极化,导致当在整个光谱中平均时,它们的角选择性变得适中,因此它们的平均(8−14 μm)发射率(εave)和角选择性是名义的。因此尚未报道实质性的定向辐射冷却效应。此外,定向热发射器或辐射冷却器的实际用途仍然不清楚。
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图1 氧化物基热辐射器。(a ~ f) 模拟氧化物/金属膜(a、b)、独立氧化膜(c、d)和微结构独立氧化膜(e、f)的能量-动量色散和电磁能量分布。
图2 SiO2/AlOX双壳中空微腔的设计与制备。
图3 测量和模拟能量-动量色散。
图4 热舒适和辐射冷却实验。(a,b)热舒适实验。(a)实验装置示意图。每个样品(即SiO2/AlOX (100/100 nm)双壳HMs和碳带涂覆Si)连接到100°C的电加热器上。(b) ΔT值的时间变化(上表)和红外热像图(下表)。ΔT定义为θv = 60°和θv = 0°或30°的温度之差。(插图) SiO2/AlOX (100/100 nm)双壳HMs和碳带包覆Si的物体温度角分布。在θv = 0°时,将红外热成像图像归一化为碳涂层掩膜的最大强度。(c,d)辐射冷却实验。(c)每个样品温度的时间变化。(上面板)时变输入电压信号。(d)相对于裸Si在12、14和16 V时的温度还原值。误差条表示三个独立测量在每个周期结束前30秒获得的标准偏差值。
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