本发明专利技术涉及辐射换热调控器件技术领域，具体涉及一种基于双曲材料调控近场辐射换热的结构，包括基底，所述结构还包括设于基底上方的纳米粒子，所述纳米粒子为MoO3粒子，所述基底的材料为MoO3，所述基底激发的HVPP为粒子间辐射换热提供各向异性换热通道，通过旋转基底以调控MoO3粒子间辐射换热。本发明专利技术利用HVPP建立了各向异性辐射换热通道，通过旋转基底对粒子间近场辐射换热进行调控，发现基底中HVPP的激发能显著增强辐射换热。激发能显著增强辐射换热。激发能显著增强辐射换热。
【技术实现步骤摘要】
一种基于双曲材料调控近场辐射换热的结构
[0001]本专利技术涉及辐射换热调控器件
，尤其涉及一种基于双曲材料调控近场辐射换热的结构。
技术介绍
[0002]近场辐射换热由于其远超黑体辐射极限的换热能力在许多领域都有广泛的应用，如热光电、热成像、热辅助磁记录、辐射冷却和热管理等。为了寻求进一步增强辐射换热，人们将目光转向双曲材料。双曲材料具有很高的界面光子态密度，它的双曲色散特性支持自由空间中倏逝波光子在其内部的自由传播，其在近场热传递上具有很大的应用发展潜力。
[0003]以往研究表明，影响双曲材料近场辐射换热的主要因素有表面模式和体态模式。体态模式描述了双曲材料内部的传播波，其可以支持大波矢传播，受到人们广泛关注。Biehs等人在2012年论证了双曲体态模式的激发可以极大地增强双曲材料之间的近场辐射换热，并称之为双曲声子激元(HPP)【S.Biehs,et al.,Physical review letters 109,104301(2012).】。这些双曲声子激元因其具有体态特征，Wu等人将其称为双曲体态声子激元(HVPP)，并且说明了HVPP和双曲表面声子激元(HSPP)的激发范围，对此后人们研究HVPP与HSPP具有重要指导作用【X.Wu et al.,Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer 258,107337(2021).】。近年来，Zhao等人基于天然双曲材料和双曲超材料，利用HVPP增强平板之间近场辐射换热【B.Zhao.et al.,Journal of Heat Transfer 139,022701(2017).】，Zhang等人提出利用各向异性超表面中HSPP的激发，达到调控粒子间辐射换热的效果【Y.Zhang,M.et al.,Physical Review B 100,085426(2019).】，但是关于利用HVPP方向依赖性和离散性对近场辐射进行调控的机理有待深入研究。
技术实现思路
[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种基于双曲材料调控近场辐射换热的结构，以解决现有技术无法利用HVPP方向依赖性和离散性对近场辐射进行调控的问题。
[0005]基于上述目的，本专利技术提供了一种基于双曲材料调控近场辐射换热的结构，包括基底，所述结构还包括设于基底上方的纳米粒子，所述纳米粒子为MoO3粒子，所述基底的材料为MoO3，所述基底激发的HVPP为粒子间辐射换热提供各向异性换热通道，通过旋转基底以调控MoO3粒子间辐射换热。
[0006]所述结构的整体尺寸为0.5*0.5*0.1cm量级。
[0007]优选的，所述MoO3粒子为两个，两个MoO3粒子之间的间距d为300
‑
1800nm，MoO3粒子的半径为10nm。
[0008]优选的，所述基底的厚度为100
‑
1000nm。
[0009]所述基底通过联动件安装于底板上，所述MoO3粒子通过悬臂梁挂设于固定板的下方，且所述固定板设于基底的上方。
[0010]作为一种可选的实施方式，所述联动件为旋钮。基底通过一个旋钮与底板相连，通
过底板的旋转带动基底的旋转，进而改变辐射换热量。
[0011]通过改变基底表面垂直于MoO3基底的三个晶体方向以调控激发模式。
[0012]所述激发模式包括在原点的左右两侧激发、上下两侧激发及平面内的各个角度激发。
[0013]通过改变粒子间距和基底厚度以展现HVPP的激发所产生的调控效果。
[0014]粒子间距较小，基底厚度较薄时粒子间辐射换热量较大；粒子间距较大，基底厚度较薄时，粒子间的辐射换热量会在基底旋转过程中产生较多峰值。
[0015]本专利技术的有益效果：
[0016](1)本专利技术提出了基于双曲材料调控近场辐射换热的结构，利用HVPP建立了各向异性辐射换热通道，通过旋转基底对粒子间近场辐射换热进行调控，发现基底中HVPP的激发能显著增强辐射换热。
[0017](2)本专利技术弥补了利用HVPP方向依赖性和离散性对近场辐射进行调控机理研究的空白，可以为近场辐射热调控提供理论指导。
[0018](3)本专利技术通过改变粒子间距和基底厚度，进一步展现了HVPP的激发所产生的调控效果：粒子间距较小，基底厚度较薄时粒子间辐射换热量较大；粒子间距较大，基底厚度较薄时，粒子间的辐射换热量会在基底旋转过程中产生较多峰值。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1为本专利技术的结构示意图；其中，箭头表示热量传递过程；
[0021]图2为本专利技术三氧化钼三个晶体方向；其中，箭头表示基底的旋转方向；
[0022]图3为本专利技术MoO3基底三个晶体方向时双曲激元的激发模式；其中，直线代表HVPP的渐近线，曲线表示HVPP的色散曲线；
[0023]图4(a)为角频率为1.467
×
10
14
rad/s，平板厚度t为1200nm时，反射系数rpp虚部的绝对值在波矢空间中的变化和(b)谱功率随角度变化；其中，R＝10nm，d＝600nm，；
[0024]图4(b)为不同基底旋转角度φ下谱功率Pφ的变化趋势；
[0025]图5为平板厚度为1200nm时，不同粒子间距d下谱功率Pφ随角度变化图；
[0026]图6为不同平板厚度t下谱功率Pφ随角度变化图；(a)粒子间距d＝600nm,(b)粒子间距d＝900nm；
[0027]图中标记为：
[0028]1、基底；2、纳米粒子；3、底板；4、固定板；5、悬臂梁；6、旋钮。
具体实施方式
[0029]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本专利技术进一步详细说明。
[0030]需要说明的是，除非另外定义，本专利技术使用的技术术语或者科学术语应当为本发
明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本专利技术中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
[0031]如图1所示，一种基于双曲材料调控近场辐射换热的结构，包括基底1，该结构还包括设于基底1上方的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于双曲材料调控近场辐射换热的结构，包括基底，其特征在于，所述结构还包括设于基底上方的纳米粒子，所述纳米粒子为MoO3粒子，所述基底的材料为MoO3，所述基底激发的HVPP为粒子间辐射换热提供各向异性换热通道，通过旋转基底以调控MoO3粒子间辐射换热。2.根据权利要求1所述基于双曲材料调控近场辐射换热的结构，其特征在于，所述MoO3粒子为两个，两个MoO3粒子之间的间距d为300
‑
1800nm，MoO3粒子的半径为10nm。3.根据权利要求1所述基于双曲材料调控近场辐射换热的结构，其特征在于，所述基底的厚度为100
‑
1000nm。4.根据权利要求1所述基于双曲材料调控近场...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴小虎，胡杨，吴必园，张德瑞，
申请(专利权)人：山东高等技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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