国产精品视频一区二区三区无码,国产午夜精品无码,午夜天堂一区人妻,无遮挡色视频免费观看,中文字幕久热精品视频在线

研究背景

全球對能源短(duan)缺和環(huan)境問(wen)題的(de)(de)關(guan)切推動了(le)清潔高(gao)效(xiao)能源轉(zhuan)(zhuan)換(huan)的(de)(de)需(xu)求。太陽能因(yin)其廣泛分布(bu)、環(huan)保(bao)、豐富資源和可(ke)持續性備受關(guan)注。太陽能熱(re)(re)轉(zhuan)(zhuan)換(huan)是重要的(de)(de)利用方(fang)式，涉及(ji)光(guang)(guang)熱(re)(re)轉(zhuan)(zhuan)換(huan)材料(liao)的(de)(de)研究(jiu)。傳統材料(liao)受限于吸收光(guang)(guang)譜和穩定性。研究(jiu)人(ren)員通過超材料(liao)的(de)(de)獨(du)特結構和卓(zhuo)越光(guang)(guang)學性能提(ti)高(gao)了(le)光(guang)(guang)熱(re)(re)發電效(xiao)率(lv)。其中，矩(ju)形分層腔超表面（RLCM）通過優化結構參數實現了(le)近乎完美(mei)的(de)(de)光(guang)(guang)吸收，為(wei)(wei)高(gao)效(xiao)光(guang)(guang)熱(re)(re)轉(zhuan)(zhuan)換(huan)提(ti)供了(le)新思路。在(zai)310-4235 nm超寬光(guang)(guang)譜范圍內(nei)，RLCM超表面全太陽光(guang)(guang)譜下的(de)(de)加權吸收率(lv)超過97%。其在(zai)多波長光(guang)(guang)照(zhao)下表現出(chu)一致的(de)(de)高(gao)效(xiao)光(guang)(guang)熱(re)(re)轉(zhuan)(zhuan)換(huan)，為(wei)(wei)光(guang)(guang)熱(re)(re)器件的(de)(de)發展提(ti)供創(chuang)新方(fang)向。

研究內容

圖1顯示了組(zu)(zu)成(cheng)單元的結構陣(zhen)列（圖1（a））和(he)橫截(jie)面（圖1（B））。RLCM結構自下而上由Ti基片和(he)SiO2薄(bo)膜組(zu)(zu)成(cheng)，在其上交替覆蓋(gai)4對Ti和(he)SiO2薄(bo)膜，并在此基礎上形(xing)成(cheng)長方體空氣腔。

圖1.（a）RLCM吸振器結構陣列圖，（b）吸收器的平面圖。

圖(tu)2（a）展示(shi)了(le)(le)矩(ju)形分層腔超表面(mian)（RLCM）在(zai)連續波（CW）激發下的(de)超寬帶吸(xi)(xi)收(shou)(shou)(shou)，覆蓋紫外至近紅外波段，實現近乎完(wan)美(mei)的(de)光(guang)吸(xi)(xi)收(shou)(shou)(shou)。在(zai)圖(tu)2（b）中，比(bi)較了(le)(le)RLCM吸(xi)(xi)收(shou)(shou)(shou)器與太(tai)陽輻射AM 1.5G標(biao)準光(guang)譜的(de)太(tai)陽能(neng)吸(xi)(xi)收(shou)(shou)(shou)，結果(guo)顯(xian)(xian)示(shi)其吸(xi)(xi)收(shou)(shou)(shou)光(guang)譜與標(biao)準光(guang)譜幾乎一致。并且該吸(xi)(xi)收(shou)(shou)(shou)器的(de)太(tai)陽能(neng)加權吸(xi)(xi)收(shou)(shou)(shou)效(xiao)率(lv)超過(guo)97％，表明(ming)RLCM在(zai)光(guang)熱轉(zhuan)換(huan)中能(neng)最大程度地利用(yong)太(tai)陽能(neng)。此外，在(zai)440 nm、600 nm、2060 nm和3620 nm處的(de)四個吸(xi)(xi)收(shou)(shou)(shou)峰顯(xian)(xian)示(shi)了(le)(le)局部表面(mian)等離子體共振的(de)強烈(lie)激發，而金屬-電介質界(jie)面(mian)的(de)法(fa)布里-珀羅干涉進(jin)一步提高了(le)(le)光(guang)吸(xi)(xi)收(shou)(shou)(shou)效(xiao)率(lv)。

圖2.（a）在正常光照下，RLCM的光學特性范圍為280-4500 nm，（b）太陽輻射標準光譜和RLCM吸收器的太陽能吸收。

圖3顯(xian)示了吸收器在(zai)不同(tong)峰值處的電(dian)(dian)場圖。金屬(shu)(shu)等(deng)離子(zi)(zi)(zi)體(ti)微/納米結構通過光(guang)(guang)激發(fa)、電(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)-電(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)散射和電(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)-聲(sheng)子(zi)(zi)(zi)耦(ou)合的復雜機(ji)制(zhi)實(shi)現了對特定波長范圍內光(guang)(guang)的吸收，引發(fa)局部(bu)表(biao)面等(deng)離子(zi)(zi)(zi)體(ti)共振和熱(re)電(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)的重新分(fen)(fen)布(bu)。這(zhe)一過程導致熱(re)量通過電(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)-聲(sheng)子(zi)(zi)(zi)耦(ou)合傳遞到金屬(shu)(shu)晶格，并最終通過聲(sheng)子(zi)(zi)(zi)-聲(sheng)子(zi)(zi)(zi)耦(ou)合在(zai)周(zhou)圍介質中散失(shi)，形(xing)成局部(bu)熱(re)點并提(ti)高溫(wen)度。在(zai)1000 nm波長的CW激發(fa)條件下，對矩(ju)形(xing)分(fen)(fen)層腔超表(biao)面（RLCM）進行的瞬態加熱(re)和穩態溫(wen)度分(fen)(fen)布(bu)的計算顯(xian)示，RLCM在(zai)吸收入射光(guang)(guang)的同(tong)時能夠有(you)效產生光(guang)(guang)熱(re)效應(ying)(ying)。這(zhe)為RLCM在(zai)實(shi)際應(ying)(ying)用(yong)中的光(guang)(guang)熱(re)轉(zhuan)換提(ti)供了重要的參數(shu)。通過調(diao)整(zheng)太陽能聚光(guang)(guang)器C，驗證了在(zai)標準太陽輻(fu)射光(guang)(guang)譜(pu)（AM 1.5G）下，RLCM可根據(ju)需要靈活調(diao)整(zheng)，為不同(tong)應(ying)(ying)用(yong)場景提(ti)供了關鍵的溫(wen)度控制(zhi)。

圖3.（a）-（d）吸收體分別在440 nm、600 nm、2060 nm和3620 nm處的電場分布。

圖(tu)4（a）和4（b）展示了(le)在(zai)C=500的(de)(de)(de)條件下(xia)，矩形分(fen)層腔超(chao)表面（RLCM）在(zai)連(lian)續光照射下(xia)1毫秒內的(de)(de)(de)瞬態(tai)(tai)溫(wen)度(du)及其隨時間的(de)(de)(de)變化。在(zai)空氣中，1毫秒內持續照射時，結(jie)構的(de)(de)(de)瞬態(tai)(tai)最(zui)高溫(wen)度(du)達(da)到(dao)491°C。圖(tu)4（c）展示了(le)C=500時RLCM的(de)(de)(de)穩(wen)態(tai)(tai)溫(wen)度(du)分(fen)布，高達(da)645°C，滿足多(duo)數光熱應用的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)需(xu)求。在(zai)相同(tong)濃度(du)下(xia)，圖(tu)4（d）顯(xian)示在(zai)水中的(de)(de)(de)穩(wen)態(tai)(tai)溫(wen)度(du)達(da)到(dao)264°C。這表明(ming)RLCM在(zai)連(lian)續波(bo)激勵下(xia)能(neng)高效(xiao)產生(sheng)光熱，為(wei)水處理、蒸汽發電和光熱治療(liao)等領域提供了(le)實現所需(xu)高溫(wen)的(de)(de)(de)潛力。

圖4.（a）C=500時的瞬態溫度分布，1 ms，（b）C=500時，RLCM的瞬態溫度隨時間變化，（c）C=500時RLCM在空氣中的穩態溫度分布，（d）C=500時RLCM在水中的穩態溫度分布。

圖5（a）和(he)5（b）展示(shi)了(le)C=500條件(jian)下，0.1 ms連續波激勵下矩形分層腔超表面（RLCM）的(de)熱(re)功率密度(du)（dQ）體積分布(bu)和(he)瞬態(tai)溫度(du)分布(bu)，熱(re)源主(zhu)要集中在金屬(shu)層。圖5（c）顯示(shi)了(le)RLCM在空氣和(he)水中的(de)穩態(tai)溫度(du)隨入射光(guang)強度(du)變化(hua)，可通(tong)過(guo)調節激發(fa)光(guang)強度(du)實現所需(xu)溫度(du)。圖5（d）展示(shi)了(le)不同波長和(he)光(guang)強下RLCM的(de)穩態(tai)溫度(du)，結果表明RLCM在太陽能(neng)熱(re)發(fa)電、海水淡(dan)化(hua)和(he)光(guang)熱(re)器件(jian)等領域具有出(chu)色的(de)穩態(tai)溫度(du)性(xing)能(neng)，突顯其廣泛應(ying)用潛力。

圖5.（a）1000 nm波長平面波照射下RHM的熱功率體積密度分布，（b）C=500，0.1 ms的極短光激發后RLCM瞬態溫度分布，（c）不同太陽能濃度下RHM吸收體在空氣或水中的穩態溫度，（d）不同太陽能集中度下穩態溫度分布與波長的關系。

結論與展望

這(zhe)(zhe)項研(yan)究展示了一(yi)種高(gao)效(xiao)的(de)太陽(yang)能吸(xi)收(shou)器，通過(guo)采用(yong)(yong)基(ji)于難熔(rong)金(jin)屬的(de)創(chuang)新設(she)計。該(gai)吸(xi)收(shou)器通過(guo)優(you)化超材料(liao)的(de)性(xing)能，實現了高(gao)效(xiao)的(de)光(guang)(guang)(guang)熱轉(zhuan)換(huan)。利(li)用(yong)(yong)難熔(rong)金(jin)屬的(de)卓越吸(xi)收(shou)性(xing)能，該(gai)吸(xi)收(shou)器在(zai)310 nm-4235 nm波長范(fan)圍內實現了理想的(de)吸(xi)收(shou)，覆蓋了整個太陽(yang)光(guang)(guang)(guang)譜。在(zai)聚光(guang)(guang)(guang)比為500的(de)條件下(xia)，光(guang)(guang)(guang)熱轉(zhuan)換(huan)過(guo)程迅(xun)速完成，產生令(ling)人印象深(shen)刻的(de)高(gao)穩態溫度。這(zhe)(zhe)一(yi)發現為太陽(yang)能集熱、光(guang)(guang)(guang)熱治(zhi)療等(deng)領域提供(gong)了有前途的(de)應用(yong)(yong)前景。