[发明专利]一种通过磁场调控微纳米平板近场辐射传热的方法及装置

说明书

本发明公开了一种通过磁场调控微纳米平板近场辐射传热的方法及装置。所述的方法，在两个微纳米平板的相对一面分别铺上一层石墨烯，用于增加磁场对近场辐射传热调控的范围，通过调节两个微纳米平板之间的热磁阻或间隙，来调控微纳米平板近场辐射传热。所述的装置，具有两个相同的掺杂浓度InSb微纳米平板，厚度为0.5mm，相对的一面分别铺有一层石墨烯，相距为10‑300nm。本发明通过外加磁场来调控近场热辐射，高效、温度无关和非接触，实现了微纳米结构间近场辐射传热非接触式主动调控，对于微电子器件或者热光伏器件等具有应用价值。

技术领域

本发明涉及一种通过磁场调控微纳米平板近场辐射传热的方法及装置。

背景技术

近场辐射换热在许多领域都有广泛的应用，如热光电、热成像、热辅助磁记录、辐射冷却和热管理等领域。而在实际应用中如何灵活地调控近场热辐射一直是一个研究的热点。目前，人们已经投入了大量的精力来开发一种近场热流的主动控制方案，改变物体之间的间隙是一种直接有效的方法，然而，在纳米级间距下，为了满足调制效果的要求，必须对间隙进行精确控制(分辨率应在亚纳米级)，由于热流通量对间隙非常敏感而变化，这相当具有挑战性。相比于改器件(微电子器件或者热光伏器件)的温度和结构来调控近场辐射的热通量，通过控制外部环境参数来动态调节器件内的辐射通量显然是一种更好的方案。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种通过磁场调控微纳米平板近场辐射传热的方法及装置。

一种通过磁场调控微纳米平板近场辐射传热的方法，在两个微纳米平板的相对一面分别铺上一层石墨烯，用于增加磁场对近场辐射传热调控的范围，通过调节两个微纳米平板之间的热磁阻或间隙，来调控微纳米平板近场辐射传热。

所述的方法，磁场对两个相同的掺杂浓度为n的InSb微纳米平板之间的辐射传热系数如公式(1-2)表示：

其中T为300K，T1表示热源的温度，T2表示冷源的温度，ΔT代表冷源和热源的温差，趋近于零，公式表示该温度下的热流密度，光子隧穿率ξ(ω,k；d)是根据单轴各向异性的公式进行计算，InSb微纳米平板厚度设置为0.5mm；

磁场对近场辐射的调控能力，表示为公式(1-3)：

热阻值越大，磁场对近场辐射的调控能力也就越强；

在两个相同的InSb微纳米平板之间分别铺上一层石墨烯，用于增加磁场对近场辐射传热调控的范围。

所述的方法中，所述的InSb微纳米平板的厚度为0.5mm，两个微纳米平板之间的间隙为10-300nm。

一种通过磁场调控近场辐射传热的装置，具有两个相同的掺杂浓度InSb微纳米平板，厚度为0.5mm，相对的一面分别铺有一层石墨烯，相距为10-300nm。本发明的有益效果：

通过外加磁场来调控近场热辐射是一种高效、温度无关和非接触的方法，该方法实现了微纳米结构间近场辐射传热非接触式主动调控，对于微电子器件或者热光伏器件等具有应用价值。

附图说明

图1是InSb微纳米平板结构热流控装置示意图。

图2是InSb平板间热磁阻与间隙大小的函数关系图。

图3是覆盖单层石墨烯InSb微纳米平板结构热流控装置示意图。

图4是覆盖单层石墨烯InSb平板间热磁阻与间隙大小的函数关系图。

具体实施方式

以下结合原理、附图和实施例对本发明做进一步的阐述。