黑磷光栅的光学特性及其近场辐射换热特性

由于倏逝波贡献,近场辐射换热可以超过由黑体辐射定律给出的极限换热量若干个数量级,近场辐射换热的调控在近场热光伏及热管理等前沿领域有重要的应用前景。黑磷是一种有潜力的可用于近场辐射换热调控的功能材料。本文首先研究黑磷光栅独特的近场光学特性,然后研究I型和II型黑磷光栅的近场辐射换热特性。研究发现:I型和II型光栅均能支持双曲表面等离激元,但I型光栅的表面等离激元传播强度要弱于II型光栅。将掺杂电子浓度、旋转角以及填充率调节到适当值时可以有效增强近场辐射换热。本研究有助于对黑磷近场辐射换热的调控特性的理解。     

球形微粒子近场辐射换热研究

从偶极辐射理论出发,结合普朗克黑体辐射分布,推导出近场区热辐射分布。采用MC法模拟了两个纳米球形 村子的辐射换热,考察相天参数对近场辐射换热的影响。表明其辐射热流可比黑体辐射高8个数量级。其热流随间距的增 大急剧减小。小研究对于纳米粒子群的传热研究有积极意义。     

球形粒子的近场辐射换热研究

近场辐射引起的能量交换可以比远场辐射高若干个数量级.本文计算了SiC和Cu两种球形颗粒的近场辐射换热,发现当颗粒间距非常小时,辐射换热会大大强化.颗粒直径、颗粒间距以及颗粒的介电常数是决定近场辐射换热大小的重要因素,而颗粒温度对近场辐射换热的影响较小.     

Au膜-WSe2复合结构的发光特性研究

过渡金属硫化物(transition metal dichalcogenides,TMDs)具有优异的光学、电学性能,其中,二维WSe2薄膜作为典型的TMDs类材料之一,凭借其可调控的光学带隙,在光电子器件领域有极大的潜在应用价值.但是,由于单层的WSe2薄膜具有较低的光学吸收截面,对于光的吸收效率较弱,限制了其在光电...     

薄膜和半无限大介质间的近场辐射换热研究

研究了硼掺杂硅(记为Si-19)薄膜和半无限大物体(Si-19和SiC)在100 nm真空间距下的近场辐射换热随薄膜厚度的变化。研究结果表明,当半无限大物体和薄膜为相同的Si-19材料时,由于表面波激发并相互耦合,使得近场辐射换热随薄膜的厚度变化比较复杂。当半无限大物体为SiC材料时,由于表面波的耦合遭到破坏以及辐射体的高发射率频率区和吸收体的高吸收率频率区不匹配,导致表面波的激发对不同材料间的近场辐射换热的增强程度降低,因此在相同计算区域内热流密度随厚度的增加单调增加,没有出现极值点。     

球形纳米粒子与半无限大介质间的近场辐射换热研究

本文从涨落电动力学和偶极子近似出发,推导了纳米粒子与半无限大介质在微纳米距离间的辐射换热公式,研行究了间距、频率对辐射换热的影响.通过计算,我们发现近场辐射能够在与材料相关的频率上极大地强化换热.这些结果对于近场显微镜、微结构设计和局部加热技术都将会有很重要的指导作用.     

椭圆截面金纳米管近场增强特性的研究

本文基于时域有限差分方法(finite difference time domain, FDTD)研究了入射光波长、入射光偏振方向、纳米管几何形状、 管壁厚度及内核和包埋介质的变化对椭圆截面金纳米管近场分布特征的影响. 研究发现, 入射光波长为纳米管等离激元共振波长时, 纳米管近场增强最大; 入射光偏振方向与椭圆长轴夹角的增加会导致管内的场强迅速增大; 椭圆管半短轴变大可以调节纳米管场强分布从两端高、中间低变化为均匀分布; 内核和包埋介质介电常数的增大均会使得纳米管内部及周围场强逐渐减弱.     

半透明随形粒子形貌对近场辐射的影响研究

本文以半透明粒子材料作为研究对象,通过变换粒子表面粗糙度建立了随形粒子近场辐射的传输模型,并引入时域有限差分偶极子法模拟粒子的辐射涨落电流和辐射传热,通过与圆球形粒子的解析解进行对比验证了本方法的正确性,并分析了不同随形粒子间的近场辐射特性.研究结果显示,在谱带1～10 μm范围内,随着粒子表面粗糙度的增大,粒子间辐射...     

高压对纳米ZnO和ZnO/SnO2复合材料的结构和发光性能的影响

 利用溶胶-凝胶法制备出了纳米晶ZnO与含有3%摩尔分数SnO₂的ZnO/SnO₂复合材料,在六面顶压机上对制备出的两种样品进行了室温下、6GPa的高压处理。采用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）和光致荧光谱（PL）等方法,对高压处理前后样品的结构和发光性质进行了表征。结果表明：高压处理后回收到的纳米晶ZnO和ZnO/SnO₂复合材料的平均粒径分别减小5.9%和26.3%;高压处理后ZnO和ZnO/SnO₂复合材料光致发光谱的发光带强度都有所降低,但ZnO/SnO₂复合材料发光带强度降低幅度比纯ZnO小,对产生这些现象的原因进行了讨论。     

基于同步辐射X射线相衬显微CT技术的竹木复合材料胶合界面特征研究

第三代同步辐射光源X射线相位衬度显微CT能获得样品内部结构的边缘增强图像,实现对低Z材料成像。利用上海同步辐射光源X射线相衬显微成像技术,实现了竹木复合材料中EPI和MUF胶合界面和胶黏剂渗透特征的无损探测,并基于这些特征分析了几种不同加工工艺对胶黏剂在木材和竹材中渗透的影响。该技术为人造板工艺解剖学研究提供了一种重要无损检测手段。     

Heat Transfer and Pressure Drop Characteristics of Graphene Oxide/Water Nanofluid in a Circular Tube Fitted with Wire Coil Insert

In this work, heat transfer and pressure drop characteristics of graphene oxide/water nanofluid flow through a circular tube having a wire coil insert were studied. The required graphene oxide was synthesized via the Hummer method and characterized using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (SRD), and scanning electron microscope (SEM) methods. Dispersing graphene oxide in the water, nanofluids with 0.02, 0.07, and 0.12% volume fraction were prepared. An experimental set-up was designed and made to investigate the heat transfer performance and pressure loss of nanofluids. All experiments were carried out in the constant heat flux at tube wall conditions. The volumetric flow rates of the nanofluid were adjusted at 6, 8, and 10 L/min. Thermal conductivity, specific heat, density, and viscosity as thermophysical properties of the nanofluid were calculated using graphene oxide and water properties at the average temperature via appropriate relations. These properties were applied to calculate the convective heat transfer coefficient, Nusselt number, and friction factors for each experiment. Finally, the constant and exponents of Duangthongsuk and Wongwises's correlations for Nusselt number and friction factor were corrected by experimental results. The achieved experimental data have shown good agreement with those predicted. The results have shown that 0.12 vol% of graphene oxide in the water can enhance convective heat transfer coefficient by about 77%. As a result, it can be concluded that the graphene oxide/water can be used in the heat transfer devices to achieve more efficiency.