通过狄拉克半金属薄膜控制近场辐射传热开题报告

1. 研究目的与意义

众所周知，对流、热传导和热辐射是热传递的三种模式，其中热辐射在热管理、能量转换、能量收集、热力回路、热逻辑门及信息处理等方面起重要作用，因而近年来受到了极大的关注。远场辐射热流服从斯忒藩——玻耳兹曼定律，而在近场，热流受倏逝波如全反射受挫模、表面等离激元、表面极化激元及无共振双曲模的控制，可使热流增强或减弱。狄拉克半金属在低频区支持表面等离激元，SiO2在红外区支持两个声子模，是近场热辐射领域广泛使用的极性材料。本课题探讨包覆狄拉克半金属薄膜的两个SiO2平板之间的传热特性。研究狄拉克半金属支持的表面等离激元、SiO2支持的声子极化激元对热流的控制作用，讨论狄拉克半金属的费米能级、狄拉克点的简并度、膜厚度等因素对近场辐射热流的影响。

2. 研究内容和预期目标

（1）简述近场传热的物理机制、理论背景、理论依据、理论方法和本工作的意义。

（2）利用电动力学知识，推导电磁波在两种介质分界面的反射系数，根据两物体间的近场传热理论计算光谱传热系数、最大和最小传热系数，获得热调制比。

（3）通过数值模拟，分析影响热流系数的因素，重点分析如倏逝波、共振表面波对热流的影响。

3. 研究的方法与步骤

（1）我将采用实验的方法对此课题进行研究，从实验中得出结论并总结经验。

（2）寻找电磁场在两个不同介质界面上的边值关系，然后应用电磁场边值关系来分析反射的关系，进而得出在两界面的反射系数。

（3）利用随机maxwell方程组、并矢green函数和涨落耗散理论来计算计算光谱传热系数、最大和最小传热系数，最终获得热调制比。

4. 参考文献

[1] s. basu, z. m. zhang, and c. j. fu, review of near-fieldthermal radiation and its application to energy conversion, int. j. energy res.33 (2009) 1203.

[2] x. l. liu, l. p. wang, and z. m. zhang,near-fieldthermal radiation:recent progress and outlook,nanoscale microscalethermophys. eng. 19(2) (2015) 98-126.

[3] p. ben-abdallah,s. a. biehs, near-field thermal transistor, phys. rev. lett. 112(2014)044301.

5. 计划与进度安排

（1） 3月1日-3月12日 完成开题报告、老师修改和审定。

（2） 3月15日-6月4日 按照开题报告要求进行论文研究工作，按要求撰写毕业论文。

（3） 4月19日-4月30日 汇报课题进展情况，回答教师提问，根据情况进行修改稿件。