Switching of thermal emissivity spectra over broadband using metamaterials consisting of vanadium dioxide

使用由二氧化钒组成的超材料在宽带上切换热发射率光谱

• 批准号: 22K14192
• 负责人: 磯部 和真
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Okayama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14192/
• 关键词: 熱放射率スイッチング; メタマテリアル; 二酸化バナジウム

温度の高低によって放射冷却現象に関わる中赤外波長における放射率を自律的に制御可能な微細構造を創成する足がかりとして，時間領域差分法による数値シミュレーションを用いた構造の探索を行った．金の基板上に二酸化チタン及び二酸化バナジウムを順に積層した多層構造を対象とした放射率の評価を進めるため，既存の数値シミュレーションにベイズ最適化手法による再帰的な構造探索アルゴリズムを組み合わせた．これにより，効率的な性能評価を進めることが可能となり，これまで考えていた構造よりも高い性能を持つ構造の発見に繋がった．これらの数値シミュレーションを通して，赤外放射率の大小に関わる物理現象の起源についての理解が進行したとともに，放射率制御の鍵となる材料である二酸化バナジウムの物性に求められる特性についての指針が得られた．これらの知見や成果については，学術誌への投稿のために論文を執筆中である．また，温度によって金属的あるいは絶縁体的な反射，放射特性を示す機能性材料である二酸化バナジウムについて，ゾルゲル法による薄膜合成や酸化あるいは還元雰囲気下におけるアニール処理を並行して進めている．現在は通常の実験室環境下で作業を行っているために不純物の混在が懸念されるものの，そのような環境下であっても基板となる材料やアニール条件を適切に整えることにより，クリーンルーム内でのパルスレーザー堆積法により得られた純度の高い二酸化バナジウムと同じく，60℃前後において電気抵抗値が100倍程度変化することが確認された．

の high and low temperature に よ っ て radiation cooling phenomenon に masato わ る outside red wavelengths に お け る emissivity を self-discipline に suppression may な fine-structure を chuang cheng す る foot が か り と し て, time domain difference method に よ る the numerical シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を with い た tectonic line の explore を っ た. Gold の substrate に two acidification チ タ ン and び 2 acidification バ ナ ジ ウ ム を shun に horizon し た multilayer structure を like と seaborne し た emissivity の review 価 を into め る た め, existing の the numerical シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に ベ イ ズ optimization technique に よ る 帰 な structure again explore ア ル ゴ リ ズ ム を group み close わ せ た. こ れ に よ り, sharper rate な performance evaluation 価 を into め る こ と が may と な り, こ れ ま で exam え て い た tectonic よ り も high い performance を hold つ tectonic の 発 see に 繋 が っ た. こ れ ら の the numerical シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を tong し て, outside the red emission rate の size に masato わ る physical phenomena の origin に つ い て の understanding to し が た と と も に, rate of radiation suppression の key と な る material で あ る two acidification バ ナ ジ ウ ム の property に o め ら れ る features に つ い て が の Pointers to ら れ た. Youdaoplaceholder2 れら <s:1> knowledge and opinions や achievements に れら て て, Academic journal へ <s:1> submission ために ために paper を in the process of writing である. ま た, temperature に よ っ て metal あ る い は never try な reflection, emission characteristic を で す functional materials in あ る two acidification バ ナ ジ ウ ム に つ い て, ゾ ル ゲ ル method に よ る membrane synthesis や acidification あ る い は also yuan 雰 囲 気 under に お け る ア ニ ー ル 処 Richard を parallel し て in め て い る. Now は の usually be 験 room environment で line homework を っ て い る た め に impurity content の mixed が suspense さ れ る も の の, そ の よ う な environment で あ っ て も substrate と な る material や ア ニ ー を ル conditions appropriate に whole え る こ と に よ り, Within ク リ ー ン ル ー ム で の パ ル ス レ ー ザ ー accumulation method に よ り have ら れ た の high purity い two acidification バ ナ ジ ウ ム と with じ く, around 60 ℃ に お い て electric 気 resistance numerical が degree of 100 times - the す る こ と が confirm さ れ た.

项目成果

Switching of broadband thermal emissivity utilizing the phase transition of vanadium dioxide

利用二氧化钒的相变切换宽带热发射率

• 发表时间: 2022
• 作者: Kazuma Isobe;Tsuyoshi Yamamoto;Yutaka Yamada;Akihiko Horibe
• 通讯作者: Akihiko Horibe

周期的金ナノスリットのふく射透過率スペクトル

周期性金纳米狭缝的辐射透射谱

• 发表时间: 2022
• 作者: 磯部和真;山田寛;堀部明彦
• 通讯作者: 堀部明彦

可視および近赤外における放射率スイッチング多層膜の最適構造

可见光和近红外发射率切换多层膜的优化结构

• 发表时间: 2022
• 作者: 山本剛史;磯部和真;山田寛;堀部明彦
• 通讯作者: 堀部明彦

ふく射研究のこれまでと次世代の放射率制御

过去的辐射研究和下一代发射率控制

• 发表时间: 2022
• 作者: Kazuma Isobe;Tsuyoshi Yamamoto;Yutaka Yamada;Akihiko Horibe;磯部和真
• 通讯作者: 磯部和真