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oe1(光电查) - 科学论文

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  • 基于超薄金属膜的红外选择性辐射器设计与制造

    摘要： 选择性辐射器已受到广泛研究关注，并在热光伏系统、红外隐身与传感等诸多领域获得广泛应用。本文全面展示了基于超薄金属膜的红外选择性辐射器设计。通过对金属膜辐射特性及生长规律的探讨，得出连续超薄金属膜可作为热辐射增强器的结论。以辐射冷却技术为应用背景，设计并制备了由超薄银膜和介质锗膜组成的多层宽带选择性辐射器。该辐射器能在8-13微米大气透明窗口（ε5-8μm=0.21；ε8-13μm=0.84；ε13-25μm=0.39）实现选择性辐射，在户外条件下平均降温达3.5°C，展现出辐射冷却技术的应用潜力。此外，通过结构设计可灵活调控本辐射器的辐射特性，为其多领域应用奠定基础。与常见基于超材料的热辐射器不同，这种平面结构的选择性辐射器无需复杂的光刻或蚀刻工艺，具备可扩展性以实现大面积制备与应用。

    关键词： 结构设计、辐射冷却、选择性辐射体、超薄金属薄膜

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 建筑表面辐射冷却潜力的可持续材料分析

    摘要： 本文主要目标是基于材料的光谱选择性特性，探究几种建筑材料在辐射制冷与太阳能加热方面的潜力。适用于太阳能加热的材料应在太阳辐射波段（波长范围0.2-2微米）具有高光谱发射率/吸收率，在较长波长区域则需保持低值；而辐射制冷应用要求材料在大气窗口波段（8-13微米）具备高光谱发射率/吸收率，其他波段则应维持低值。研究采用紫外-可见分光光度计和傅里叶变换红外光谱仪，测量六种不同材料的吸收/发射光谱。为评估样品的辐射制冷潜力，计算了其制冷功率。由于多数材料的热传递不仅是表面现象，还需进行体积分析，因此采用辐射与传导耦合热传递分析方法。最终针对建筑表面不同应用场景，讨论了最优材料的选择方案。

    关键词： 可持续材料、耦合辐射-传导传热、建筑环境、光谱选择性表面、辐射冷却、屋顶

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 太阳能电池被动冷却的光谱选择性方法：综述

    摘要： 太阳能电池在白天运行时因电能转换效率有限而产生废热。这种热量会升高电池工作温度，进而对其电效率产生不利影响。为此，学界已开发出多种冷却方案，包括强制风冷/水冷、光伏-光热混合系统以及相变材料光伏应用等。近年来，通过改变太阳能电池对阳光和热辐射的光谱响应来实现被动冷却的新概念被提出并发展，这一技术从材料科学到工程领域都引发了广泛关注。 本文从基本原理到具体实践，系统评述与分析了通过光谱选择性方法实现太阳能电池被动冷却的最新进展，包括电池辐射冷却和全光谱热管理技术。同时探讨了该新型冷却技术开发中的技术挑战。本文致力于通过调控太阳能电池的光谱特性，系统介绍这种新型被动冷却技术，旨在为电池冷却领域开辟新途径。

    关键词： 辐射冷却、热管理、光谱选择性滤光片、太阳能电池、被动冷却、热辐射

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 湍流及相关现象 || 浅层冷排水流影响下大气边界层的湍流状态：激光闪烁仪的应用

    摘要： 大气边界层（ABL）中浅层冷空气流的存在引发了大气表面层（ASL）湍流状态的变化。这种小尺度环流在冬季极地纬度地区的大范围区域引入了辐射冷却控制。本研究基于2009/2010和2010/2011年冬季在阿拉斯加费尔班克斯开展的冬季边界层实验框架，获取了微尺度动力与湍流变量。通过结合涡动相关法和激光闪烁仪的多尺度地表湍流观测与多普勒声学探测，记录了ABL环流与ASL湍流的同步变化。我们计算了三个研究案例中表征排水流间歇性与持续性模式的动量与热通量变化?；诩す馍了敢枪鄄?，我们认为导致地表通量显著湍流源主要源自ABL顶部剪切诱导的热力湍流。

    关键词： 稳定边界层、表面湍流、光学闪烁、辐射冷却、小尺度排水流

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 光学选择性且隔热的高性能聚乙烯气凝胶实现亚环境辐射冷却

    摘要： 被动辐射冷却技术的最新进展显著提升了阳光直射下的冷却性能。然而由于发射体存在显著的太阳光吸收和隔热性不足，日间辐射冷却的实验表现仍远低于理论潜力。本研究开发了聚乙烯气凝胶（PEA）——这种材料具有92.2%的太阳加权反射率（6毫米厚度）、79.9%的红外透过率（8-13微米波段，6毫米厚度）以及28 mW/mK的低导热系数，可与现有发射体集成以解决这些难题。通过包含定制PEA的实验装置，我们实现了96 W/m2的日间环境温度冷却功率，并在正午前后达到低于环境温度13°C的被动冷却效果。该研究可大幅提升现有被动辐射冷却器在空调和便携制冷应用中的性能。

    关键词： 亚环境冷却、太阳反射率、隔热、聚乙烯气凝胶、辐射冷却

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 同时协同从太阳和外太空获取能量

    摘要： 太阳和外太空是人类在地球上最重要的两大基础热力学资源。人类文明史上，太阳能利用能力始终至关重要；而利用辐射冷却技术获取外太空冷量的方法同样历史悠久，近期更重获关注。但此前从未实现过同步协同利用这两种热力学资源。我们首次通过实验验证了这种协同能量采集方案：将中红外透明的太阳能吸收器置于辐射冷却器上方。该太阳能吸收器升温至高于环境温度24°C，同时其遮光机制使辐射冷却器降温至低于环境温度29°C。这项工作为可再生能源开发开辟了新途径。

    关键词： 热力学、可再生能源、能量收集、太阳能、辐射冷却

    更新于2025-09-10 09:29:36