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　　近场辐射换热(即当换热介质的分毁谤隙幼于或与热波长相当时)可能赶过远场黑体极限几个数目级，而且是准单色的。当换热介质热发射轮廓声子极化子(SPhPs)和轮廓等离子体极化子(SPPs)等轮廓形式时，可能竣工准单色近场辐射传热(NFRHT)。近场巩固的准单色辐射热流已被用于几个潜正在的使用，如近场热光伏能量征采和转换、热整流和近场光子冷却。电介质正在NFRHT使用中至极有出道，由于这些资料可能热发射SPhPs，从而正在给定频率下共振巩固热流。然而，唯有正在形似的介质之间，准单色热流能力获得巩固。正在这种情状下，两种介质中SPhPs的色散相闭完整完婚，导致SPhPs之间正在真空间隙上的强耦合。正在分别介电介质的情状下，两种换热介质的SPhPs之间存正在至极弱的耦合，导致衰减和非单色换热。表面上仍旧提出，因为石墨烯的SPPs和介电介质的SPhPs之间的彼此用意，将石墨烯片安放正在一种介电介质上可能显着增长热流。然而，运用石墨烯巩固分别介电介质间的近场辐射热通量尚未获得试验表明。正在这里，咱们通过试验表明，当石墨烯片浸积正在SPhP频率较幼的介质上时，分别介质之间的NFRHT明显增长。

　　图1，(a)丈量两平面介质间近场辐射热通量的试验装备示希图。(b)发射端和授与端铜散热片之间的热电道。

　　发射端和授与端铜板的温度设定正在所需的值上。加热器和TEC被翻开，体例起首等候，直到它到达巩固形态。然后，纪录铜板TCu,1和TCu,2的温度和热流密度qHFM。体例的热电道如图1b所示。通过体例的总换热率为Qtot = qHFMAR，个中AR为授与器的轮廓积。总热率Qtot是由发射器和授与器之间的辐射热率Qrad以及通过间隔柱的传导热率Qcond准备的。咱们运用已竣工的试验装备来丈量两个平面黑体之间的辐射热通量，这些黑体被巨细为1mm的真空间隙隔离。咱们将丈量的热通量与表面预测举办了斗劲。为此，两块铜板，每一块的轮廓积为20 × 20 mm2，厚度为4.76 mm，涂上黑体漆(SP102, VHT)。嵌入铜板的温度计温度筑立为TCu,1 = 50℃和TCu,2= 20℃。正在两个黑体之间安放两个低导热系数kP = 0.12 W/mK的纸板桩，总横截面积AP = 12 mm2，厚度tP = 1 mm，正在两种介质之间造成1 mm的间隙。线托。热从热黑体转达到冷黑体通过辐射和传导通过纸板桩。丈量了两次热流密度。对付每次丈量，加热器和TEC都翻开并等候，直到体例到达巩固形态，此时热通畅量计被读取。然后，加热器和TEC被合上，直到筑立到达境遇温度。正在到达热均衡后，以与第一轮好像的办法举办第二轮丈量。纪录的热通量为qHFM = 219.2和219.5 W/m2，与丈量的TCu,1和THFM之间的差值如图2a所示。

　　图2，(a)热流计(qHFM)测得的总热流(辐射和传导)与发射极侧铜板与热流计(TCu,1-THFM)测得的温度之差。(b)丈量到的热流的辐射一面qrad与发射器和授与器之间的温差TE-TR之比。

　　接下来，试验装备用于丈量由纳米级真空间隙隔离的两种形似介质(即两块SiC板)之间的近场辐射换热。丈量结果与运用震撼电动力学的表面预测举办了斗劲。SiC板的轮廓积为15mm × 15mm，厚度为0.43 mm。为了维系冷热面之间的纳米级间隙，正在个中一块SiC板上共创造了361根SU-8柱，高度正在100 ~ 140 nm之间，横截面积为9 μm2。试验思虑了线k。对付每个思虑的温差，试验反复4次，总共获得24个数据点。用于这些丈量的线托之间。第一轮丈量衔接已毕全豹思虑的温差，从最幼到最大。然后，加热器和TEC合上，并筑立应承到达热均衡与境遇。接下来，加热器和TEC翻开，对全豹思虑的温差举办第二轮丈量。正在第二轮丈量之后，应承筑立冷却。然后，装备从真空室中取出并完整拆卸。从新拼装装备，并以与第一轮和第二轮好像的办法举办第三轮和第四轮丈量。图2a显示了丈量的热通量与丈量的TCu,1和THFM之间的差值。运用丈量的热流密度和公式1获得的近场辐射热流密度与温差的相闭如图2b所示。

　　咱们使用已竣工的试验装备来表明，通过正在LiF衬底上安放石墨烯片，可能巩固两种分别介电介质(即SiC和LiF)之间的近场辐射传输，石墨烯片以低于SiC的频率维持SPhPs。挑选SiC和LiF有几个缘由。起首，两种资料都维持中红表SPhPs，这些形式可能正在低到中等温度下被热激起。另表，这两种资料的SPhPs与石墨烯的SPPs耦合，从而巩固热流，可能正在石墨烯的幼化学势下竣工，从而无需门控或掺杂石墨烯。最终，咨议级SiC和LiF可能从贸易供应商处理备。图2a显示了丈量的热通量与丈量的TCu,1和THFM之间的差值。

　　图2b显示，正在分别介质情状下，即对付LiF-SiC体例，近场辐射热流密度远幼于两个形似SiC板之间的辐射热流密度。LiF-SiC体例的近场热通量乃至幼于两个黑体之间的远场热通量。当LiF被石墨烯片笼盖时，LiF和SiC之间的近场辐射热通量增长了2.7至3.2倍(取决于温差)，赶过了黑体极限。为了体会石墨烯存不才热流巩固的物理道理，咱们对两个LiF板、两个SiC板、一个LiF板和一个SiC板举办了光谱热流，qrad，ω和每单元kρ的光谱热流，qrad，ω，kρ举办了筑模。假设发射极温度为TE = 328.5 K，而授与器温度为TR = 296.6 K。准备了均匀间隙尺寸D = 120 nm时的热流密度。图3a斗劲了三种情状下的qrad，ω，而图3b-d分手给出了LiF - LiF, SiC-SiC和LiF-SiC体例的qrad，ω，kρ。值恰当心的是，图3b-d中绘造的qrad，ω，kρ仅搜罗横磁(TM)极化的奉献，由于三种情状下的热流都是由TM极化的电磁波驱动的。SPhPs的色散相闭也绘造正在图3b-d中。

　　图4a中有石墨烯片的LiF (LiFG)与没有石墨烯的LiF 的光谱热通量举办了斗劲。正在LiF-SiC和LiFG-SiC两种情状下，LiFG-SiC系统的单元kρ光谱热通量和SPhPs的色散相闭如图4b所示。石墨烯存正在时热通量巩固的缘由可能用图4b来注释。从图中可能看出，LiF的SPhPs与石墨烯的 SPP s偶联并对立成两个分支。与LiF-SiC中LiF的SPhP分支分别，LiF的上分支没有水准渐近线，而且承受了石墨烯等离子体的枯燥递增动作。然而，与SiC的SPhPs闭系的色散分支正在ωSPhP,SiC处维系其水准渐近线，由于真空间隙阻遏了与石墨烯的SPPs的强耦合。

　　图4，(a)表面预测的LiF和SiC板之间的光谱辐射热流，qrad，ω，与石墨烯笼盖的LiF (LiFG)和SiC板之间的预测结果举办斗劲。插入图显示了光谱热通量与频率的线性相闭。(b)由TM极化电磁波介导的LiFG-SiC系统每单元kρ， qrad， ω，kρ的光谱热通量。图b中还绘造了LiF-SiC和LiFG-SiC系统的色散相闭。

　　咱们试验丈量了两种由介电资料造成的宏观平面介质之间的近场辐射热流，介质之间的线 nm。试验分手正在两个SiC板、SiC和LiF板以及石墨烯笼盖的LiF和SiC板进步行。丈量结果表白，分别介质间(即LiF与SiC之间)的近场辐射热流密度鲜明幼于形似介质间(即SiC与SiC之间)的近场辐射热流密度。这是因为SiC和LiF的轮廓声子极化子(SPhP)频率不完婚，这使得这两种介质的SPhP形式正在真空间隙之间不应承强耦合。咱们通过试验表明，当LiF被石墨烯片笼盖时，LiF和SiC之间的近场辐射热通量按照温差增长了约2.7至3.2倍。正在这种情状下，石墨烯的轮廓等离子体激元(SPPs)与LiF的轮廓等离子体激元(SPhPs)耦合，发生一个随波向量枯燥增长的耦合SPP - SPhPs分支，并与色散相闭的SiC分支结交。这种耦合历程发生了高效的电磁形式，拥有相对较大的波向量，与存正在至极弱耦合的LiF-SiC情状比拟，增长了热流密度。还可能看出，与不运用石墨烯片的情状相反，正在SiC的SPhP频率下，石墨烯存正在时LiF和SiC之间的热流是准单色的。咱们的咨议表明白石墨烯正在拥有不完婚轮廓共振的介质之间竣工巩固和准单色近场热通量的潜力，这可能有利于热管造使用和能量转换技能，如热光伏和热光子学。