InSb与石墨烯包覆的3C-SiC之间高效率的近场辐射热整流开题报告

 2022-02-15 21:23:23

1. 研究目的与意义

经典的热辐射理论在两个介质间的距离跟热辐射的特征波长相当或小于特征波长时不能用于计算两物体间的热辐射量,所以不再适用,当处于在远场时,热辐射只通过传播波来传递。而在近场时,由于倏逝波的贡献,两物体间的辐射热流得到了非常大的增强,甚至超过黑体辐射。polder 和 van hove对近场热辐射传递建立了模型这个模型是基于 rytov 对热辐射的电磁描述。

热产生传播的电磁波,电磁波携带能量从一个物体到另一个物体,导致了能量的净传递。在远场,电磁波主要是以传播波的方式传递能量。倏逝波是另一种电磁波的形式,其在近场起主要的作用。

分别处在高低温条件下的两个物体,如果互换它们的温度,它们之间的辐射热流发生变化,这种现象称为热整流效应。这种结构如同电子学中的电子二极管,故被称为热二极管或热整流器。

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2. 研究内容和预期目标

处在高低温条件下的两个物体,如果互换它们的温度,它们之间的辐射热流发生变化,这种现象称为热整流效应。

研究内容及其目标为一下4步

(1)探讨半导体insb与石墨烯包覆的3c-sic之间的近场辐射热整流效率,研究它们之间的耦合的表面等离激元对热整流效率的增强作用,寻找提高整流效率因素和手段。

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3. 研究的方法与步骤

从麦克斯韦方程组和波动耗散理论出发,采用电磁理论描述物体内部偶极子随机热扰动辐射出的波动电磁场,并介绍了倏逝波和表面极化激元以及其对近场热辐射的贡献

接着计算近场辐射换热。探讨距离、偏振波、温度、掺杂浓度对于辐射热流密度分布的影响。从掺杂浓度中得出关于半导体InSb与石墨烯包覆的3C-SiC的物理性质。半导体InSb与石墨烯包覆的3C-SiC的介电常数,半导体InSb与石墨烯包覆的3C-SiC的近场热辐射计算。

最后观察关于半导体InSb与石墨烯包覆的3C-SiC的两半无限大半板间的近场辐射,无限大半板与薄膜间的近场辐射,薄膜与薄膜间的近场辐射并进行计算。

4. 参考文献

[1] guha b , otey c , poitras cb , fan s , lopson m . near-field radiative cooling of nanostructures. nano lett 2012;12:4546–50 .

[2] whale md , gravalho eg . modeling and performance of microscale ther- mophotovoltaic energy conversion devices. ieee trans energy convers 2002;17:130–42 .

[3] laroche m , carminati r , greffet jj . near-field thermophotovoltaic energy con- version. j appl phys 20 06;10 0:063704 .

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5. 计划与进度安排

(1)3月8日前完成开题报告

(2)3月10日-3月31日资料收集

(3)4月1日-5月31日 进行论文写作,其中

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