文 献 综 述
1.研究背景
原子或分子中的电子受激、旋转和振动时,产生交替变化的电场和磁场,向周围空间发出电磁波,就是辐射。若辐射系统处于局域热力学平衡态,由于自身温度或热运动的原因而激发产生的电磁波传播,称为热辐射。【1】对传统的辐射换热理论而言,由时间、空间和几何结构等特征尺度引起的效应往往忽略不计,应用于传统辐射换热理论的时间尺度和空间尺度都属于“大”尺度范围。经典辐射换热理论成立的条件包括:
(1)热辐射波长必须远小于物体的尺寸参数;
(2)分子的弛豫时间必须远小于辐射波的照射时间;
(3)辐射波转换为热能的过程必须是瞬时的。【2】
当结构的空间几何尺寸小到微米或纳米级时,与电磁波波长数量级相当,将会产生微尺度效应。【3】微结构热辐射波传播的过程中,除了反射、吸收和透射等表观现象存在以外,干涉、共振和表面波激发等电磁效应也会发生,此时电磁波作为携带热射能量的载体,将在微结构的影响下表现出一定的传播特性,即微结构辐射特性是电磁波与微结构相互耦合作用的结果。【4】
在很多工业应用场合,都有波长选择特性的要求,即期望吸收器或发射器在某一波长范围(例如自身温度对应波段)具有高吸收率和发射率。而在另一波长范围(例如主要辐射源对应波段)具有较低的吸收率和发射率,从而实现强化散热或加强能量转换等目的。【5】利用微结构的窄带表面辐射特性可以很好的达到这一要求。
此外,电磁波在周期性微结构中传播时,会有特殊的电磁效应发生,【6】对典型的周期性微结构而言,最具代表性的电磁效应包括表面等离子体激元、微腔谐振效应和光学禁带效应三种。【7】
金属/电介质/金属渔网结构是一种典型的超材料结构。这种超材结构具有等效
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