設(shè)計了一種超材料吸波結(jié)構(gòu),實現(xiàn)電磁波-熱能-電能轉(zhuǎn)化,以及電能的無線傳輸。利用超材料諧振結(jié)構(gòu),在超材料表面形成局部熱點,研究了超材料結(jié)構(gòu)表面金屬厚度對材料表面溫度分布的影響,并提出一種熱點的利用方案。(1)設(shè)計了一種由金屬-介質(zhì)-金屬組成的超材料吸波結(jié)構(gòu),仿真得到在2.433GHz處的電磁波吸收率達(dá)到0.99,能量損耗分析表明電磁波能量主要由介質(zhì)損耗消耗,轉(zhuǎn)化為熱能。進(jìn)一步仿真分析該吸波結(jié)構(gòu)在2.433GHz,入射功率為0.086W·cm-2的電磁波作用下的溫度分布,結(jié)果表明溫度最高達(dá)到54.8oC。最后通過實驗證實,并結(jié)合熱電模塊,實現(xiàn)電磁-熱能-電能轉(zhuǎn)化,在入射電磁波功率為5W時獲得8.7%左右的電能無線傳輸效率。該研究結(jié)果在無線溫度控制和能量無線傳輸?shù)阮I(lǐng)域有潛在應(yīng)用。(2)研究了一種ELC結(jié)構(gòu)和SRR結(jié)構(gòu),對其電磁特性和表面溫度分布進(jìn)行仿真,發(fā)現(xiàn)可以在樣品表面形成局部熱點。實驗結(jié)果表明,入射的電磁波功率為6W時,通過SRR得到的熱點溫度高達(dá)180.7oC。通過超材料諧振結(jié)構(gòu)的局域電場增強效應(yīng)與超材料內(nèi)的高損耗介質(zhì)材料結(jié)合,可以有效的收集電磁波以轉(zhuǎn)化為熱能,形成熱點,有望用于非線性...

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 超材料發(fā)展與應(yīng)用前景
        1.2.1 超材料吸波結(jié)構(gòu)和諧振結(jié)構(gòu)
            1.2.1.1 超材料吸波結(jié)構(gòu)介紹
            1.2.1.2 超材料諧振結(jié)構(gòu)
    1.3 熱電轉(zhuǎn)換
        1.3.1 熱電轉(zhuǎn)換發(fā)展
        1.3.2 Seebeck效應(yīng)
    1.4 紅外熱成像儀原理簡介
    1.5 本文主要內(nèi)容
第二章 超材料吸波結(jié)構(gòu)電磁波-熱能-電能轉(zhuǎn)化研究
    2.1 吸波結(jié)構(gòu)仿真分析
        2.1.1 吸波結(jié)構(gòu)與電磁仿真分析
        2.1.2 吸波結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)熱仿真分析
    2.2 吸波結(jié)構(gòu)實驗測試
        2.2.1 吸波結(jié)構(gòu)吸波特性測試
        2.2.2 吸波結(jié)構(gòu)吸波表面溫度分布測試
    2.3 吸波結(jié)構(gòu)/熱電模塊復(fù)合結(jié)構(gòu)C-V輸出特性測試
    2.4 章節(jié)小節(jié)
第三章 基于超材料諧振結(jié)構(gòu)的局部熱點研究
    3.1 基于ELC結(jié)構(gòu)的局部熱點設(shè)計
        3.1.1 ELC結(jié)構(gòu)仿真分析
            3.1.1.2 ELC結(jié)構(gòu)與電磁仿真分析
            3.1.1.2 ELC結(jié)構(gòu)熱仿真分析
    3.2 基于SRR結(jié)構(gòu)的局部熱點設(shè)計
        3.2.1 SRR結(jié)構(gòu)仿真分析
            3.2.1.1 SRR結(jié)構(gòu)與電磁仿真分析
            3.2.1.2 SRR結(jié)構(gòu)熱仿真分析
        3.2.2 SRR結(jié)構(gòu)局部熱點實驗測試
            3.2.2.1 SRR結(jié)構(gòu)諧振點測試
            3.2.2.2 SRR結(jié)構(gòu)表面溫度分布測試
            3.2.2.3 SRR結(jié)構(gòu)樣品實驗改進(jìn)
        3.2.3 SRR結(jié)構(gòu)銅薄膜厚度影響仿真分析
            3.2.3.1 不同厚度銅薄膜SRR結(jié)構(gòu)電磁仿真分析
            3.2.3.2 不同厚度銅薄膜SRR結(jié)構(gòu)熱仿真分析
    3.3 本章總結(jié)
第四章 基于SRR結(jié)構(gòu)電磁波-熱能-電能轉(zhuǎn)化研究
    4.1 SRR/Bi₂Te₃復(fù)合結(jié)構(gòu)仿真分析
        4.1.1 SRR/Bi₂Te₃復(fù)合結(jié)構(gòu)電磁仿真分析
        4.1.2 SRR/Bi₂Te₃復(fù)合結(jié)構(gòu)熱仿真分析
    4.2 實驗測試
        4.2.1 Bi₂Te₃塞貝克系數(shù)的測定
        4.2.2 SRR/Bi₂Te₃復(fù)合結(jié)構(gòu)諧振點測試
        4.2.3 SRR/Bi₂Te₃復(fù)合結(jié)構(gòu)溫度分布測試
    4.3 SRR/Bi₂Te₃復(fù)合結(jié)構(gòu)C-V輸出特性測試
    4.4 章節(jié)總結(jié)
第五章 全文總結(jié)與展望
    5.1 全文總結(jié)
    5.2 后續(xù)工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果



本文編號：3872464