Control direccional de la emisión térmica por banda ancha

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Óptica
• La termodinámica

Sus antecedentes:

• El control de la direccionalidad de la radiación térmica es crucial pero desafiante.
• Las estrategias fotónicas existentes ofrecen anchos de banda estrechos, inadecuados para fenómenos térmicos de banda ancha.
• No existe un método para el control direccional de la emisión térmica de amplio espectro.

Objetivo del estudio:

• Introducir materiales de gradiente epsilon cercano a cero (ENZ) para el control direccional de las emisiones térmicas de banda ancha.
• Para demostrar emisores con una alta emisividad direccional en amplios rangos de longitud de onda.
• Desacoplar las limitaciones angulares y espectrales en el control de la radiación térmica.

Principales métodos:

• Fabricación de materiales ENZ de gradiente utilizando varios óxidos.
• Caracterización de la emisividad direccional en la polarización p.
• Medición de la respuesta angular y espectral de los emisores térmicos.

Principales resultados:

• Se ha demostrado una alta emisividad direccional (> 0,7, > 0,6) en rangos angulares específicos (60°-75°, 70°-85°).
• Control de las emisiones de banda ancha en los rangos de longitud de onda significativos (10,0-14,3 μm, 7,7-11,5 μm).
• Demostró una significativa transferencia de calor radiativo principalmente en las direcciones de alta emisividad.

Conclusiones:

• Los materiales ENZ de gradiente permiten un control direccional de banda ancha eficaz de la emisión térmica.
• Esta tecnología supera las limitaciones de las estrategias fotónicas anteriores.
• Las aplicaciones potenciales incluyen el camuflaje térmico, el calentamiento solar, el enfriamiento radiativo y la recuperación de calor residual.