更好地与“违法”设备能量收获

如果你把一个对象并设置它在阳光下,它会开始热身。这是因为它是吸收太阳光的能量,将能量转化为热量。如果你离开这个对象将继续变暖之外,只有一个点。躺在海滩上日光浴者不会着火,毕竟。

作为对象(或人)吸收能量(太阳光),他们也释放能量(红外辐射,或热)。这是你可能经历而走过一块墙夏天的一个下午,感觉热量来自它。

对象之间的关系的能力吸收和发射的能量以电磁波的形式radiation-its吸收和发射efficiencies-has一直解释的东西称为热辐射的基尔霍夫定律。法律,1860年由古斯塔夫·基尔霍夫设计概念,即吸收和发射效率在每个波长和入射角相等。(一个更深入的解释可以找到基尔霍夫定律在这里)。

新设备在哈利阿特沃特的实验室开发的,应用物理和材料科学的霍华德·休斯教授,打破通常紧物体的吸收和发射效率之间的关系。发明可持续能源采集系统也可能有重要意义和某些种类的伪装的发展。

“基尔霍夫定律已经维持了150多年,虽然理论建议其违反先进,这是第一个实验证据证明本法可以被打破,”阿特沃特说。

电气工程研究生Komron沙维根,这项新研究的主要作者,进一步解释说:

“平等由基尔霍夫定律已经在设备的设计指导原则,吸收和释放能量以辐射的形式,因为设计和测量材料的吸收特性,我们得到了免费发射特性。然而,最近的一次转变在设计发射器/吸收器,即我们正试图超越简单的一对一的物体的发射率和吸收率之间的平等。

分离背后的一个动机两个能量采集系统。例如,如果一个能量采集对象,像一个光伏(太阳能板),会被一些吸收能量回到能量源(太阳)的热量,能量散失于人类的目的。理论上,如果光伏或其他能量采集对象是回送吸收辐射远离源和向另一个能量采集对象,可以达到更高的能量转换效率。

我们的研究表明,有可能打破基尔霍夫定律的平等的热辐射与设备放置在一个温和的磁场。设备本身结合材料,有很强的磁场响应与一个有图案的结构,增强了在红外波段吸收和发射。特别令人兴奋的是,我们可以观察到通过加热设备的影响高于室温,直接比较发射效率和吸收效率。”

本文描述了工作。”直接观察的基尔霍夫热辐射违反法律”,发表在7月24日出版的《华尔街日报》自然光子学。加州理工学院的合作者是Souvik Biswas以前,现在斯坦福大学;赵波休斯顿大学的;斯坦福大学的Shanhui风扇;和哈利阿特沃特,他也是奥的斯展台工程和应用科学领导部门的主席和主任液体阳光联盟。

资助这项研究是由美国国防高级研究计划局提供。

参考:沙维根KJ Biswas年代,赵B,风扇,阿特沃特哈。直接观察违反了基尔霍夫定律的热辐射。Nat光子。2023年7月24日在线发表。doi:10.1038 / s41566 - 023 - 01261 - 6

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