在石墨烯/六方氮化硼(h-BN)多层结构间的近场辐射传热开题报告

 2022-02-24 19:40:24

1. 研究目的与意义

本论文的研究背景:

经典的热辐射理论基于黑体概念。在远场,两个介质间的距离远远大于热辐射的特征波长,因此,适用于stefan-boltzmann定律;而当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,近场效应就变得越来越重要。此时,经典的热辐射理论将不再适用,因此,不能用于计算两物体间的热辐射量。在近场,由于倏逝波的作用,两物体间的热辐射流得到了极大的增强,甚至远远超过黑体辐射。

本论文研究的目的及意义:

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2. 研究内容和预期目标

研究内容:

在近场,倏逝波或表面模(表面等离激元和表面极化激元)通过光子遂穿效应,可以突破远场辐射时的黑体极限,显著提高辐射传热。通过对介质分界面上反射系数的推导,对石墨烯,h-bn相关物理性质进行描述,推导电导率,电容率公式及特点;并且由两介质之间总的辐射传热公式,通过数值模拟,来探讨石墨烯与h-bn组成的多层结构间的近场辐射传热特性。并探讨石墨烯的化学势、叠片层数和厚度等因素对辐射传热的影响。

预期目标:

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3. 研究的方法与步骤

研究方法:

本论文拟研究石墨烯与h-bn组成的多层结构间的近场辐射传热特性。讨论石墨烯的化学势、叠片层数和厚度等因素对辐射传热的影响。

研究步骤:

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4. 参考文献

[1] W. Eckhardt, Z. "Near-field radiative heat transfer between chiral metamaterials", Physik B-Condensed Matter 46(1971)3303.

[2] C. Hargreaves, "Near-field radiative heat transfer between metamaterials coated by silicon carbide", Phys. Lett. A 30(1969)491.

[3] S. Shen, A. Narayanaswamy, and G. Chen. "Nanoscale heat flux between nanoporous materials", Appl. Phys. Lett. 9(2009)2909.

[4] P. Ben-Abdallah, K. Joulain, and A. Pryamikov, "Noncontact hert transfer between two metamaterials", Appl. Phys. Lett. 96(2010)143117.

[5] P. Ben-Abdallah, K. Joulain, "Near-field scanning thermal microscope", Phys. Rev. B 82(2010)121419(R).

[6] J. Song and Q. Cheng, "Spectral tuning of near-field radiative heat flux between two thin silicon carbide films", Phys. Rev. B 94 (2016) 125419.

[7] X. Liu, R. Z. Zhang, and Z. Zhang, "Theory of heat-transfer duo to fluctuation electromagnetic field", ACS Photonics 1(2014)785.

[8] K. Shi, F. Bao, and S. He, "Thermally stimulated electromagnetic fields of solids", ACS Photonics 4(2017)971.

[9] M. Lim, S. Jin, S. S. Lee, and B. J. Lee, "Thermal rectification based on thermochromic materials", Opt. Express 23(2015)A240.

[10] R. Z. Zhang, X. Liu, and Z. M. Zhang, "Theory of near-field radiative heat transfer for stratified magnetic media", AIP Advances 5(2015)053501.

5. 计划与进度安排

(1)3月5日-3月18日收集资料,完成开题报告;

(2)3月19日-6月5日组织材料、理论推导、数值计算,进行论文写作,期间在4月

23日-5月6日,接受学院组织的中期检查;

(3)5月16日-5月22日完成论文初稿,同时完成一篇相关英文文章的翻译、校对、修改;

(4)5月30日-6月5日 论文修改、定稿打印;

(5) 6月10日前后进行预答辩;

(5) 6月13日-6月18日答辩。

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