《纳米粒子近场辐射换热共振强化.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《纳米粒子近场辐射换热共振强化.docx（6页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、纳米粒子近场辐射换热共振强化目录1 .论文概述1.研究内容12 .结论与展望6.论文概述近场辐射热流可以超过黑体极限多个数量级，其机理可由涨落耗散定理和材料中电磁场的热激 发理论解释，因此材料介电常数和磁导率对辐射换热起重要影响。在外加磁场的粒子平板近场辐射 换热研究中，可以通过改变磁场大小来影响纳米粒子的介电函数，利用粒子激发的磁极化激元改变 近场辐射换热。本文就此作出讨论。1 .研究内容图1为粒子平板辐射换热示意图，其中纳米粒子材料为磁光材料InSb,平板为极性材料SiC, 外加磁场沿Z方向。图1粒子平板辐射换热结构图。从图2中可以看出，当磁场强度大于10T时，辐射换热量显著增强，磁场强度
2、为21T时辐射 换热量到达最强，之后随电场强度增强而衰减，展现出共振特性。从图2中的插图可以看出，辐射 换热量主要取决于InSb纳米粒子的电极化率。第2页共6页CM,ECM,E图3展示了在不同磁场强度下谱功率的变化情况，当没有磁场时，辐射换热谱功率有三个峰值，一个在O.26u)o,对应于纳米粒子局域外表等离激元的激发，一个在O.39u)o,对应于纳米粒子局 域外表声子激元的激发，还有一个在1.7830,对应于平板中声子激元的激发。通过改变磁场大小, 粒子局域外表等离激元的激发将会别离出两个模式，当磁场强度较小时，别离出的共振模式展现出 角频率的线性依赖性，u)=u)SPPu)c/2,当磁场强度
3、较大时，别离出的共振频率所在位置与原始共振 频率距离不再相等，这与等离激元的塞曼效应有关。当粒子共振频率3+红移至平板声子基于的激发 频率时，粒子平板的辐射换热会增强三个数量级。第3页共6页I七2CMI3SOJ/GJo图3不同磁场强度下谱功率的变化情况。为了清楚的解释谱功率随角频率的变化情况，作者展示了能量在角频率一波矢空间中的分布情况，以及粒子在x, y, z三个方向极化率随角频率的变化情况，如图4所示。没有外加磁场时，粒 子为各向同性，激元贡献如图4(a)和图4(b)所示。当在z方向施加磁场时，可以从图4和图4(h)中清楚的看到，粒子展现出强烈的各向异性，x和y分量的磁激元共振频率会移向高
4、或低频率。010203040第4页共6页01 0203040KdixjQ图4不同磁场强度下波矢角频率空间中的能量分布以及极化率变化情况。0.0 010203040KC/UJqB=W.0TB=1.2T磁场不仅会改变纳米粒子等离激元与声子激元的色散情况，还会通过改变介电常数，使其符号相反，从而产生出双曲模式。图5中黄色阴影区域代表了双曲模式，绿色区域代表了外表模式。在磁场较大时，双曲模式占主导作用。第5页共6页100(b)-50B = 1.2 T0.10.20.30.40.50.60.7B = 21.75 T(d)p,H图5不同磁场强度下双曲模式与外表模式。2 .结论与展望作者在这项工作中，对施加磁场时磁光纳米粒子和极性外表之间的近场辐射传热进行了理论研 究。研究说明磁场会极大地改变纳米粒子的极化率：在没有磁场的情况下，极化率表现出与声子极 化激元和外表等离激元相关的共振，当磁场被引入时，每一个共振都分裂出两个额外的共振模式。 等离激元模式产生的新共振的特征频率取决于磁场的大小。由此产生的磁激元模式不再是外表模 式，而是双曲线模式，其会随着磁场变得更强，两种可用于传热的模式都逐渐被破坏。作者研究发 现当纳米粒子的最大极化率被调谐到SiC声子极化激元的共振频率时，通过施加特定磁场，InSb纳 米粒子和SiC基底之间的总热通量可以增加两个数量级。第6页共6页