实现纳米流体全光谱近完美光热转换

作者：刘梦琦; 王博翔; 赵长颖^*

来源：工程热物理学报, 2020, 41(09): 2272-2278.

• 纳米流体
• 全光谱
• 光热转换
• 遗传算法

本文研究了不同材料以及不同半径组合的核壳结构纳米流体的光热转换效果。同时考虑材料实际的色散特征,基于遗传算法,在所研究的十种材料中,优化选择得到了最佳的核壳材料以及半径的组合参数,在全光谱(0.2～2.5μm)范围内实现了近完美的光热转换效果。计算结果表明,将常见的SiO2材料作为核,金属Ni或者TiN作为壳,合理地选择核壳的半径参数,均能实现99%以上的光热转换效果。特别地,在相同的几何参数下,对于SiO2@Ni以及SiO2@TiN纳米流体,因其能在宽光谱范围内有效地激发等离子体共振,其光热转换效率(99.83%)是传统的由纯Ag、Au纳米流体的约2倍,是SiO2@Ag或SiO2@Au纳米流体的1.2倍左右。本文的研究方法不仅对于设计性能更加优秀的纳米流体组合材料具有指导意义,在实际应用中,可对纳米粒子的几何尺寸进行优化,进一步降低生成成本的同时实现全光谱高效的光热转换.

• 单位
  上海交通大学