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量子非平衡吸収体を用いた太陽光熱利用の原理的革新

量子非平衡吸收体太阳能热利用原理创新

基本信息

批准号：
22K18287
负责人：
宮内雄平
金额：
$ 16.64万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究では、太陽光による水などの透明熱媒体加熱において、近年の量子ナノ物質科学の成果に基づき、より低い集光度でより大きなエネルギー流束による急速熱媒体加熱を可能にする新概念を開拓することを目指して研究を進めている。本年度はまず、太陽光吸収材料として想定している単層カーボンナノチューブ（CNT）薄膜において、垂直方向からの太陽光入射だけでなく、あらゆる方向からの太陽光入射に対する光学応答を理解し、素子として設計可能なものにするため、角度・偏光分解光学測定系を構築し、薄膜の広帯域複素屈折率スペクトルの決定を行った。その結果、本研究で作製したCNT薄膜は、薄膜を構成する一本一本のCNTが面内二次元配向を持ち、それぞれのCNTの持つ強い光学異方性は、マクロスコーピックには、薄膜面に垂直な方向と、面に平行な方向の、異なる屈折率として観測されることがわかった。角度依存の光学スペクトルは、これまで知られていた面内方向の複素屈折率だけでは再現できず、面直方向の複素屈折率の重要性が示唆された。また、本年度は、低集光での太陽光吸収において大きな問題となる、中遠赤外領域の不要な熱放射の発生を防ぐための、CNTの分離精製方法について検討を進めた。これまでの界面活性剤を利用する方法だけでなく、ポリマーを利用する方法など、様々な分散精製方法を検討した結果、中遠赤外領域の放射率を抑制可能なCNT分離精製方法とパラメータを特定した。

This study explores the possibility of rapid thermal media heating in the field of solar radiation and water, and advances in recent quantum physics achievements. This year, the solar light absorbing material and the single-layer structure of CNT thin film are designed to understand the optical response of solar light incident in the vertical direction and in the direction of solar light incident in the vertical direction. The optical measurement system of polarization resolution is constructed to determine the refractive index of the thin film in the broad range. As a result, CNT thin films were prepared and their composition was determined. The CNT thin films were aligned in two dimensions in plane, and the CNT thin films were optically anisotropic. The CNT thin films were oriented vertically and parallel to the plane. The refractive index was measured. The importance of angle-dependent optical refractive index in the in-plane direction is demonstrated. This year, we have made progress in solving the problems of solar absorption with low light concentration, prevention of heat emission in the middle and long term, and separation and purification methods of CNT. The method of using the active agent of the interface is discussed. The method of using the active agent of the interface is discussed. The method of dispersing and purifying the active agent of the interface is discussed. The method of separating and purifying the active agent of the interface is discussed.

项目成果

期刊论文数量（9）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Comparison of optical properties of polymer- and surfactant-separated single chirality (6,5) carbon nanotube membranes

聚合物和表面活性剂分离的单手性（6,5）碳纳米管膜的光学性能比较

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Zhirui Liu;Taishi Nishihara;Akira Takakura;Yuhei Miyauchi
通讯作者：
Yuhei Miyauchi

Thermoexcitonic Properties of Carbon Nanotubes

碳纳米管的热激子性质

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Akira Takakura;Taishi Nishihara;Takeshi Tanaka;Hiromichi Kataura;Yuhei Miyauchi;宮内雄平;Yuhei Miyauchi;Yuhei Miyauchi
通讯作者：
Yuhei Miyauchi

Optical spectroscopic characterizations on emerging materials

新兴材料的光学光谱表征