由于倏逝波貢獻(xiàn),近場(chǎng)輻射換熱可以遠(yuǎn)超黑體輻射定律給出的極限換熱熱流,對(duì)近場(chǎng)輻射換熱的調(diào)控在近場(chǎng)熱光伏及熱管理方面有重要的應(yīng)用前景。石墨烯是一種有潛力的可用于近場(chǎng)輻射換熱調(diào)控的功能材料。本文研究了由石墨烯、鋁摻雜氧化鋅(aluminum-doped zinc-oxide,AZO)及SiC構(gòu)成的多層復(fù)合薄膜的近場(chǎng)輻射換熱特性。研究發(fā)現(xiàn):"AZO薄膜+SiC基底"結(jié)構(gòu)的頻譜輻射熱流在SiC的SPhP頻域出現(xiàn)谷值,而"SiC薄膜+AZO基底"結(jié)構(gòu)同時(shí)在兩種表面極化激元的共振頻率處出現(xiàn)峰值;覆蓋單層石墨烯薄膜對(duì)"AZO薄膜+SiC基底"結(jié)構(gòu)的近場(chǎng)輻射換熱基本沒(méi)有影響;而"石墨烯/SiC薄膜/AZO基底"結(jié)構(gòu)卻可以同時(shí)支持三種表面極化激元,并在調(diào)控石墨烯化學(xué)勢(shì)到適當(dāng)值時(shí),可以有效增強(qiáng)近場(chǎng)換熱。本研究有助于理解石墨烯對(duì)近場(chǎng)輻射換熱的調(diào)控特性。

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圖４?“ＳｉＣ基底＋ＡＺＯ薄膜”結(jié)構(gòu)能Ｍ傳輸系數(shù)￥（〇；，／？）云圖??Ｆｉｇ．?４?Ｃｏｎｔｏｕｒ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｅｎｅｒｇｙ?ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ?ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ?ｏｆ?ｕＳｉＣ??”

的復(fù)合結(jié)構(gòu)記為ＧＳＡ。下??性。因此，圖５中的頻譜熱流存在兩個(gè)峰，分別對(duì)??應(yīng)于ＳｉＣ的ＳＰｈＰ共振頻率和ＡＺＯ的ＳＰＰ共振頻??率。最后計(jì)算復(fù)合結(jié)構(gòu)的近場(chǎng)輻射換熱總熱流，為??２．２７?ｘ?１０７?Ｗ／ｍ２，大于５?ｎｍ厚ＳｉＣ薄膜間的總熱??流２．１３?ｘ?１０７?Ｗ／ｍ２和....

圖６?“ＡＺＯ基底＋ＳｉＣ薄膜”結(jié)構(gòu)能Ｍ傳輸系數(shù)云圖??（插圖為ＳｉＣ的ｓＰｈＰ頻域內(nèi)的能Ｍ傳輸系數(shù)的云圖放大圖）??Ｆｉ．?６?Ｃｏｎｔｏｕｒ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｅｎｅｒｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ?ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ?ｏｆ?“ＡＺＯ??

７１８??工程熱物理學(xué)報(bào)??４１卷??１〇－１４??０?２?４?６?８?１０?１２?１４?１５??ｃｙ／（１０?丨４?ｒａｄ／ｓ）??圖５?“ＡＺＯ基底＋ＳｉＣ薄膜”結(jié)構(gòu)近場(chǎng)輻射頻譜熱流??Ｆｉｇ．?５?Ｓｐｅｃｔｒａｌ?ｒａｄｉａｔｉｖｅ?ｈｅａｔ?ｆｌｕｘ?ｏｆ?ｕＡＺＯ?ｓ....

圖９?ＧＳＡ結(jié)構(gòu)近場(chǎng)輻射換熱熱流??（ａ）近場(chǎng)輻射頻譜熱流（ｂ）總熱流隨化學(xué)勢(shì)的變化關(guān)系??Ｆｉｇ．?９?Ｎｅａｒ－ｆｉｅｌｄ?ｒａｄｉａｔｉｖｅ?ｈｅａｔ?ｆｌｕｘ?ｏｆ?ＧＳＡ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??（ａ）?Ｓｐｅｃｔｒａｌ?ｒａｄｉａｔｉｖｅ?ｈｅａｔ?ｆｌｕｘ?（ｂ）?Ｔｈｅ?ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ?ｏｆ?ｔｏｔａｌ??ｈｅａｔ?ｆｌｕｘ?ｏｎ?ｃｈｅｍｉｃａｌ?ｐｏｔｅｎｔｉａｌ?ｏｆ?ｇｒ?

徐德宇等：石墨烯／ＡＺＯ／ＳｉＣ復(fù)合結(jié)構(gòu)的近場(chǎng)輻射換熱特性??７１９??１０－１１??１〇－１２？??０?２?４?６?８?１０?１２?１４?１５??ａ＞Ｊ（＼０ＸＡ?ｒａｄ／ｓ）??圖８?ＧＡＳ結(jié)構(gòu)近場(chǎng)輻射換熱頻譜熱流??Ｆｉｇ．?８?Ｓｐｅｃｔｒａｌ?ｒａｄｉａｔｉｖｅ?ｈｅａ....

圖８?ＧＡＳ結(jié)構(gòu)近場(chǎng)輻射換熱頻譜熱流??Ｆｉｇ．?８?Ｓｐｅｃｔｒａｌ?ｒａｄｉａｔｉｖｅ?ｈｅａｔ?ｆｌｕｘ?ｏｆ?ＧＡＳ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??

徐德宇等：石墨烯／ＡＺＯ／ＳｉＣ復(fù)合結(jié)構(gòu)的近場(chǎng)輻射換熱特性??７１９??１０－１１??１〇－１２？??０?２?４?６?８?１０?１２?１４?１５??ａ＞Ｊ（＼０ＸＡ?ｒａｄ／ｓ）??圖８?ＧＡＳ結(jié)構(gòu)近場(chǎng)輻射換熱頻譜熱流??Ｆｉｇ．?８?Ｓｐｅｃｔｒａｌ?ｒａｄｉａｔｉｖｅ?ｈｅａ....

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