基于光学薄膜结构的辐射制冷器的研究

发布时间：2024-06-29 09:46

　　辐射制冷是指物体或结构通过在大气透明窗口(8-13μm)的强吸收/辐射能力将自身热量传递到冰冷的外太空从而实现制冷的行为。本文围绕着多层光学薄膜器件在辐射制冷领域的应用进行研究,提出了基于多层光学薄膜结构的辐射制冷模块以及红绿蓝三基色反射式制冷滤光片两种薄膜器件,具体内容包括以下几个部分:首先,介绍辐射制冷的发展、研究成果和工作原理。此外,本文还对光学薄膜的发展以及颜色滤光片的发展进行介绍。其次,基于多层光学薄膜结构,提出一个简单、低成本的辐射制冷模块。它在大气透明窗口的平均吸收/辐射率超过96%。该辐射模块的宽波段强吸收/辐射特性是由于使用两种在大气透明窗口具有吸收特性的材料交替组成一个叠层结构,最外层添加一层无吸收材料作为减反射层,使得整体结构激发的光谐振吸收效应能够相互重叠覆盖。该辐射模块在夜间的最大制冷功率密度可达113.0W/m2。当其背面集成一个能反射97%的入射太阳辐射的反射模块时,即使日间的太阳辐射能量高达1000W/m2,其理论的日间最大制冷功率密度也可高达83.0W/m2。最后,基于多层光学薄膜结构提出了红绿蓝三基色反射式制冷滤光片。不同于以往的反射式滤光片会使用吸...

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１辐射制冷器的发展??最早期的研究都是基于夜间辐射制冷而开展的，但在日间工作是辐射制冷器能够实??用推广的必要条件，因此研究的重心逐渐转移到日间辐射制冷上

浙江大学硕士学位论文??由于辐射制冷在缓解能源危机方面具有极大的潜力，其科学研究由来已久［１４（）］，最??早可以追溯到上个世纪中叶。辐射制冷研究的过程大体上可以归纳为图１．１。??ｉ夜间辐射制冷??ｎｒ??曰间辐射制冷??ｔ?ｉｉ?ｍ??不分辐射模块和＝＞?辐射模块和反射＝＞?....

图１．２金属Ａｇ和Ａ１膜在可见近红外波段的反射率??反射模块的设计相对简单，辐射制冷的研究主要集中在辐射模块

更好的??方案。多层光学薄膜结构能实现３００ｎｎｉ－５００ｎｍ的高反射率，再依靠Ａｇ膜在５００ｎｍ之后??的高反射率，就实现辐射制冷器的整体结构对于太阳辐射的极低吸收。??１００，???７＾＾＾??Ａｇ??＾?８０?－?ｇ??容??Ａ１??．￥?６０－??＞??Ｉ?４０．??（Ｕ....

图１．３基于超材料结构的辐射制冷器［４＿６］??

浙江大学硕士学位论文??提出通过将纳米尺寸的ＳｉＣ和Ｓｉ〇２小球嵌入到聚乙烯薄膜中制备出一种新的超材料实现??有效的辐制冷，如图１．３（ａ）［４］；２０１５年，澳大利亚斯威本科技大学的ＭｉｎＧｕ等设计并??制备一个由一系列对称形状的圆锥形微结构组成的超材料，如图１．３（ｂ）［５］....

图１．４基于三维光子晶体结构的辐射制冷器【７—９１??光学薄膜器件，又被称为一维光子晶体器件，由厚度极薄的多层介质层构成，通过??５??

如图??１．４（ｂ）?［８〗。该结构的设计理念是在利用Ｓｉ０２的吸收特性的基础上，在其表面构建合适的??微纳结构来消除Ｓｉ０２材料在大气透明窗口内的“吸收谷”，从而提高整体结构在大气透??明窗口的辐射率，并且该结构的角度不敏感性极好。２０１７年，澳大利亚阿德莱德大学的??Ｃｈｒｉ....

本文编号：3997442