High Contrast Far-Field Radiative Thermal Diode.
High Contrast Far-Field Radiative Thermal Diode.
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DOI：
10.1038/s41598-017-06804-w
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发表时间：
2017-07-24
影响因子：
4.6
通讯作者：
Zheng Y
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Ghanekar A;Xiao G;Zheng Y
我们提出了一种远场辐射热整流装置的理论概念，该装置使用相变材料来实现辐射传热的高度不对称。所提出的装置在一侧具有多层结构，在另一侧具有黑体。多层结构由透明的KBr薄膜夹在VO2薄膜和金反射层之间组成。当VO2处于绝缘阶段时，由于高反射率金上的两层透明层，该结构具有高反射率。当VO2处于金属相时，发生法布里-珀罗型共振，三层结构就像部分反射波的相消干涉实现的广角增反射涂层，对热辐射的大部分光谱范围具有很强的吸收率。所提出的结构形成了像远场辐射热二极管一样的配置的有源部分。在温度偏置为20k的情况下，获得了大于11的热整流，这是迄今为止预测的远场辐射二极管配置的最高整流。
We propose a theoretical concept of a far-field radiative thermal rectification device that uses a phase change material to achieve a high degree of asymmetry in radiative heat transfer. The proposed device has a multilayer structure on one side and a blackbody on other side. The multilayer structure consists of transparent thin film of KBr sandwiched between a thin film of VO2 and a reflecting layer of gold. When VO2 is in its insulating phase, the structure is highly reflective due to the two transparent layers on highly reflective gold. When VO2 is in the metallic phase, Fabry-Perot type of resonance occurs and the tri-layer structure acts like a wide-angle antireflection coating achieved by destructive interference of partially reflected waves making it highly absorptive for majority of spectral range of thermal radiation. The proposed structure forms the active part of configuration that acts like a far-field radiative thermal diode. Thermal rectification greater than 11 is obtained for a temperature bias of 20 K, which is the highest rectification ever predicted for far-field radiative diode configurations.
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