定向热辐射研究进展

热辐射是一种基本的物理过程,指温度高于绝对零度的物体由于粒子的热运动自发地发射电磁能量。大多数热辐射体缺乏方向性,导致能量在不必要的方向上损失,从而降低热器件和应用的效率。在实际应用中,通常需要热辐射器在不同方向上表现出不同的热辐射能力,因此,在高效热传输中,控制热发射的方向性至关重要。定向热辐射的研究对于热成像和传感、辐射冷却、红外加密和能源利用等领域具有重要意义。本文首先阐述了传统热辐射与定向热辐射的区别,以及后者在科学前沿的潜在价值。随后,基于热辐射的特性,从窄带定向热辐射和宽带定向热辐射两个方面系统整理了国内外学者在定向热辐射方面的研究进展。最后,展望了该领域未来的研究趋势,剖析了其面临的重大挑战,旨在为定向热辐射技术的进一步发展提供理论指导与实践启示。

基于近零介电常数材料的热辐射调控研究进展

热辐射调控基于热辐射特性和物质相互作用实现对热辐射强度、频谱分布和方向的调控,在能量转化、传感等领域具有广泛的科学研究价值。传统热辐射材料受限于材料本身辐射吸收特性而无法实现按需设计及可控热辐射性能。近零介电常数(ENZ)材料因其特定波长附近介电常数近零而具有低折射率、强色散和电场增强等独特电磁响应特性,在调控热辐射方面具有巨大潜力。本文介绍了不同红外波段的ENZ材料分类以及ENZ材料电场增强机理,并围绕研究工作重点论述了近几年基于ENZ材料的宽带、定向、动态及可见兼容红外热辐射调控器的结构设计及最新进展,最后总结了基于ENZ材料的热辐射调控器目前所面临的挑战并展望了其未来发展方向。