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研究人員開發了熱輻射可控的epsilon,可以承受極端環境

2024-02-06科學

該圖說明了將LBSO熱發射器套用於TPV技術的效果

熱輻射是所有有溫度的物體發出的電磁輻射,最具代表性的是進入地球並引起溫室效應的太陽輻射光譜。

控制和利用太陽能發電、熱電發電和工業場所余熱釋放的熱輻射能量,可以降低發電成本。因此,在冷卻、散熱和能源生產等領域,對輻射頻譜控制技術的興趣正在增加。

到目前為止,輻射頻譜控制技術主要用於一般環境條件,但最近需要能夠承受空間,航空和TPV系統等極端環境的材料。

納米光子學研究中心首席研究員金鐘範(音譯)團隊開發出了控制熱輻射光譜的耐火材料,即使在1000°C的高溫和強烈的紫外線照射下也能保持光學效能。這項研究發表在【高級科學】雜誌上。

該團隊利用脈沖激光沈積技術制備了摻雜鑭的錫酸鋇氧化物(「LBSO」),作為無晶格應變的納米級薄膜。與鎢、鎳、氮化鈦等在高溫下容易氧化的傳統耐火導電材料不同,LBSO材料即使暴露在1000°C的高溫和9 MW/cm2的強紫外線下也能保持其效能。

隨後,研究人員利用LBSO制作了基於多層結構的熱發射器,在紅外波段具有高光譜選擇性,並行現多層結構與單層薄膜一樣對熱和光穩定,證實了其在TPV發電技術中的適用性。LBSO材料允許熱輻射傳遞到PV電池,而無需任何額外的方法來防止它與空氣接觸時氧化。

KIST首席研究員金鐘範(音)表示,「利用太陽和高溫環境發出的輻射能量發電的環保型熱電發電技術,作為隨天氣變化而發電的太陽能和風能的替代能源,正在受到關註。」「LBSO將透過加速熱電發電的商業化,為解決氣候變遷和能源危機做出貢獻。」

研究人員預計,LBSO不僅可以套用於熱電發電技術和工業器材廢熱的回收,還可以套用於在太空和航空等極端環境中暴露和吸收強烈陽光產生的熱量管理技術,因為它具有很強的抗紫外線暴露能力。