【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及热流调控，尤其涉及一种基于各向异性纳米颗粒的旋转诱导近场热流分流器。
技术介绍
1、随着超大规模集成(vlsi)技术的进步，集成电路(ic)的密度和功耗不断增加，热管理问题日益凸显，对器件的可靠性和性能造成了显著影响。在这些ics的热管理中，传统的散热方法如传导和对流由于其在不规则电路表面的低效率而受限。与之相对，热辐射传递作为一种不依赖于介质的传热方式，能有效地将热量从电路传递到环境中，但远场热辐射受限于黑体辐射极限，其散热效率有限。
2、当ic元件尺寸达到微纳米级别，热辐射主要由物体本身的热激发的倏逝波(evanescent waves)主导，这种现象被称为近场辐射热传递(nfrht)。理论研究表明，在物体接近距离小于其热特性波长的条件下，nfrht可以实现超越黑体辐射极限的热通量，其基于光子的传递速度远快于基于声子的传递。因此，nfrht在微纳米器件的热管理及信息处理方面展现了巨大潜力。在近场热学设备(如热二极管、晶体管和中继器)中，nfrht能够在微观和纳米尺度上有效调控热通量。与其他nfrht设备不同，热分流器能在三个或更多端子之间控制热流的传输方向，适用于高度集成的热通量控制网络。
3、然而，现有的热分流器在实际应用中限制条件十分多，例如热流方向需要电场、磁场等外场的调控，并且接收端的状态要相同，发射源与接收端需要使用相同的材料等，这些限制制约了与其他近场热辐射设备或现有ic结合实现有效热管理的可能性。
技术实现思路
1、为此，本专
2、为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：发射源和接收端，其中：所述发射源发射热流，将所述热流传输至所述接收端，并通过几何旋转所述发射源中的各向异性的纳米颗粒，调控所述发射源与所述接收端中各个纳米颗粒之间的热流方向和热流大小；所述各向异性的纳米颗粒的数量为1；所述接收端按预设需求以不同大小接收所述发射源发射的热流，以实现热分流；所述接收端包括至少两个半径相等的纳米颗粒。
3、在本专利技术的一个实施例中，当所述接收端的纳米颗粒数量只有两个时，所述接收端的纳米颗粒分布在相对于所述发射源对称的位置；当所述接收端的纳米颗粒数量大于两个时，所述接收端的纳米颗粒分布在以所述发射源为圆心的圆上；所述发射源与所述接收端的纳米颗粒的半径均设置在10nm-100nm范围内；所述接收端的各个纳米颗粒之间的间距大于3倍所述接收端的纳米颗粒半径。
4、在本专利技术的一个实施例中，所述接收端的各个纳米颗粒的温度相等，以防止所述接收端的各个纳米颗粒之间的热传递；所述发射源的温度高于所述接收端的温度，以使所述发射源的热流传输至所述接收端。
5、在本专利技术的一个实施例中，所述纳米颗粒还可以设置为α-moo3或hbn。
6、在本专利技术的一个实施例中，所述接收端还可以设置有两个纳米颗粒，分别为第一纳米颗粒与第二纳米颗粒；其中，所述各向异性的纳米颗粒、所述第一纳米颗粒和所述第二纳米颗粒的中心处于同一平面内；所述各向异性纳米颗粒处于所述第一纳米颗粒和所述第二纳米颗粒的垂直中线上。
7、在本专利技术的一个实施例中，还可以通过调控分流比对所述发射源与所述接收端之间的热流方向进行调控；所述分流比表示为：
8、p31/(p31+p32)
9、其中，p31为所述各向异性纳米颗粒传输到所述第一纳米颗粒的热流，p32为所述各向异性纳米颗粒传输到所述第二纳米颗粒的热流，所述分流比的取值范围为0到1。
10、在本专利技术的一个实施例中，所述纳米颗粒之间的近场热辐射表示为：
11、
12、其中，i、j均为所述纳米颗粒的编号，pij为纳米颗粒i与纳米颗粒j之间的近场热辐射，ti为所述纳米颗粒i的温度，tj为所述纳米颗粒j的温度，ω为角频率，τij(ω)为所述纳米颗粒i和所述纳米颗粒j之间的传输系数，δt为所述纳米颗粒i和所述纳米颗粒j之间的温度差，δθ(ω,δt)为在不同温度下普朗克振子的平均能量之差。
13、在本专利技术的一个实施例中，所述传输系数表示为：
14、
15、其中，k0为真空波矢，为所述纳米颗粒i的响应函数，为所述纳米颗粒j的相应函数，为耦合矩阵。
16、在本专利技术的一个实施例中，所述各向异性的纳米颗粒的介电函数表示为：
17、
18、其中，ε为所述介电函数，ωlo,m为纵向光学声子频率,ωto,m为横向光学声子频率，ε∞,m为高频介电常数，γm为阻尼常数，m表示介电函数的空间分量。
19、本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
20、本专利技术所述的基于各向异性纳米颗粒的旋转诱导近场热流分流器，利用各向异性的纳米颗粒作为发射源，可以通过旋转具有空间各向异性的纳米颗粒来操纵热流方向，控制近场辐射换热，从而调控热流方向；本申请仅需对发射源进行调整，即可对任意材料构成的接收端实现高效的热分流效果，减少了对接收端的限制，对颗粒间距离和发射源旋转角度的变化具有一定的鲁棒性。
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1.一种基于各向异性纳米颗粒的旋转诱导近场热流分流器，其特征在于，包括发射源和接收端，其中：
2.根据权利要求1所述的基于各向异性纳米颗粒的旋转诱导近场热流分流器，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的基于各向异性纳米颗粒的旋转诱导近场热流分流器，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的基于各向异性纳米颗粒的旋转诱导近场热流分流器，其特征在于：
5.根据权利要求1所述的基于各向异性纳米颗粒的旋转诱导近场热流分流器，其特征在于：
6.根据权利要求5所述的基于各向异性纳米颗粒的旋转诱导近场热流分流器，其特征在于：
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8.根据权利要求7所述的基于各向异性纳米颗粒的旋转诱导近场热流分流器，其特征在于：
9.根据权利要求8所述的基于各向异性纳米颗粒的旋转诱导近场热流分流器，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种基于各向异性纳米颗粒的旋转诱导近场热流分流器，其特征在于，包括发射源和接收端，其中：
2.根据权利要求1所述的基于各向异性纳米颗粒的旋转诱导近场热流分流器，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的基于各向异性纳米颗粒的旋转诱导近场热流分流器，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的基于各向异性纳米颗粒的旋转诱导近场热流分流器，其特征在于：
5.根据权利要求1所述的基于各向异性...
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