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研究人员开发了热辐射可控的epsilon,可以承受极端环境

2024-02-06科学

该图说明了将LBSO热发射器应用于TPV技术的效果

热辐射是所有有温度的物体发出的电磁辐射,最具代表性的是进入地球并引起温室效应的太阳辐射光谱。

控制和利用太阳能发电、热电发电和工业场所余热释放的热辐射能量,可以降低发电成本。因此,在冷却、散热和能源生产等领域,对辐射频谱控制技术的兴趣正在增加。

到目前为止,辐射频谱控制技术主要用于一般环境条件,但最近需要能够承受空间,航空和TPV系统等极端环境的材料。

纳米光子学研究中心首席研究员金钟范(音译)团队开发出了控制热辐射光谱的耐火材料,即使在1000°C的高温和强烈的紫外线照射下也能保持光学性能。这项研究发表在【高级科学】杂志上。

该团队利用脉冲激光沉积技术制备了掺杂镧的锡酸钡氧化物(「LBSO」),作为无晶格应变的纳米级薄膜。与钨、镍、氮化钛等在高温下容易氧化的传统耐火导电材料不同,LBSO材料即使暴露在1000°C的高温和9 MW/cm2的强紫外线下也能保持其性能。

随后,研究人员利用LBSO制作了基于多层结构的热发射器,在红外波段具有高光谱选择性,并发现多层结构与单层薄膜一样对热和光稳定,证实了其在TPV发电技术中的适用性。LBSO材料允许热辐射传递到PV电池,而无需任何额外的方法来防止它与空气接触时氧化。

KIST首席研究员金钟范(音)表示,「利用太阳和高温环境发出的辐射能量发电的环保型热电发电技术,作为随天气变化而发电的太阳能和风能的替代能源,正在受到关注。」「LBSO将通过加速热电发电的商业化,为解决气候变化和能源危机做出贡献。」

研究人员预计,LBSO不仅可以应用于热电发电技术和工业设备废热的回收,还可以应用于在太空和航空等极端环境中暴露和吸收强烈阳光产生的热量管理技术,因为它具有很强的抗紫外线暴露能力。