微纳多孔介质中相干散射和各向异性热辐射机理及其调控机制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51636004
  • 项目类别：
    重点项目
  • 资助金额：
    290.0万
  • 负责人：
    赵长颖
  • 依托单位：
    上海交通大学
  • 学科分类：
    E0603.传热传质学
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2016
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2017-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Thermal radiation in micro/nano porous media is very complex. When the pore size is comparable to the wavelength, the dependent scattering should be considered. Also if the pores are not spherical, the anisotropic radiation properties and transport will be significant. This research proposal aims to theoretically and experimentally investigate the dependent scattering and anisotropic effects on the thermal radiation properties (scattering, absorption, phase function) in micro/nano porous media and coatings. To reveal the complicated dependent scattering and anisotropic transport mechanism, a rigorous derivation based on the Maxwell electro-magnetic theory is carried out to obtain the dependent scattering formulations in terms of the micro/nanostructures of porous media. Also the anisotropic property and its coherence with dependent scattering are derived based on the Foldy-Lax equations. Apart from the theoretical study, an experimental measurement method is designed to measure the polarization, through which the dependent scattering intensity and anisotropic property can be obtained. Thus the theoretical predictions can be compared with the experimental results. Finally the validated and improved models are used to actively design and optimize the porous micro/nanostructures to achieve the required thermal radiation properties.
多孔介质微纳结构对辐射传输的作用机理非常复杂，尤其对影响其辐射特性的相干散射和各向异性机制的理论和实验研究明显不足，无法为现代微纳多孔介质辐射特性的设计和调控提供足够技术支撑。本研究将从电磁波理论出发，揭示辐射与微纳结构的复杂作用机理，深入研究多孔介质中热辐射传输中的相干散射和各向异性机理及其相互耦合机制，发展考虑相干散射近场效应和各向异性的辐射特性和辐射传输模型。本课题并对微纳多孔介质中的相干散射和各向异性机理进行实验测量和研究，从辐射的极化特性角度揭示相干散射和各向异性对热辐射特性的影响。在建立有效分析相干散射和各向异性机理的基础上，将对多孔介质的辐射特性从微纳尺度上进行主动设计和优化，实现对热辐射特性参数的目标选择性优化和辐射能流传输方向的主动调控。

结项摘要

多孔微纳结构对辐射传输的作用机理非常复杂，当前对影响其辐射特的相干散射和各向异性机制的理论和实验研究明显不足，难以为微纳结构辐射特性的设计和调控提供足够技术支撑。本研究从电磁波理论出发，揭示了辐射与微纳结构的复杂作用机理，深入研究了多孔介质中的相干散射和各向异性效应及其相互耦合机制，发展并完善了考虑相干散射和各向异性的辐射特性求解模型及辐射传输模型，以及两者之间的复杂耦合关系，同时对相干散射和各向异性效应进行实验测量和定量分析推导，从辐射传输的偏振特性角度揭示微纳结构与辐射之间的作用机理。基于上述机理，本项目围绕实际应用背景，详细分析了相干散射和各向异性机制对辐射特性的影响，包括散射系数、散射各向异性因子、辐射定向性、偏振特性、近场热辐射传输特性、光热转换性能等，并通过设计实验搭建偏振测试平台对各向异性辐射特性进行了测试，结果与理论预测相吻合。进一步，在上述基础上深入探索了这些机制对辐射特性的调控机理，对微纳多孔介质的辐射特性进行了主动调控与设计，设计了一系列超材料器件，包括微纳偏振元件、热辐射高效吸收/发射器件、近场能量输运器件，非互易热辐射器件等，可实现辐射特性、能流传输方向、光热转换及近场热辐射传输的主动调控。本项目的研究成果对完善微纳热辐射理论，深度调控微纳热辐射特性以及设计新型微纳热辐射能源器件具有重要的理论和应用价值。

项目成果

期刊论文数量（56）
专著数量（1）
科研奖励数量（1）
会议论文数量（32）
专利数量（9）
Topological phonon polaritons in one-dimensional non-Hermitian silicon carbide nanoparticle chains
一维非厄米碳化硅纳米颗粒链中的拓扑声子极化子
  • DOI：
    10.1103/physrevb.98.165435
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    Physical Review B
  • 影响因子：
    3.7
  • 作者：
    Wang B. X.;Zhao C. Y.
  • 通讯作者：
    Zhao C. Y.
Active tuning of directional scattering by combining magneto-optical effects and multipolar interferences
通过结合磁光效应和多极干涉来主动调谐定向散射
  • DOI：
    10.1039/c8nr05692g
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    Nanoscale
  • 影响因子：
    6.7
  • 作者：
    Liu M. Q.;Zhao C. Y.;Wang B. X.
  • 通讯作者：
    Wang B. X.
Strong coupling between a plasmonic Fano resonance and anapole states in a metallic-dielectric antenna
金属电介质天线中等离激元法诺共振与近极态之间的强耦合
  • DOI：
    10.1088/1361-6463/ab373c
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Journal of Physics D: Applied Physics
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Huang T. C.;Wang B. X.;Zhao C. Y.
  • 通讯作者：
    Zhao C. Y.
Scattering-type multi-probe scanning thermal microscope based on near-field thermal radiation
基于近场热辐射的散射式多探头扫描热显微镜
  • DOI：
    10.1016/j.ijheatmasstransfer.2021.121869
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    International Journal of Heat and Mass Transfer
  • 影响因子：
    5.2
  • 作者：
    Chen J.;Wang B. X.;Zhao C. Y.
  • 通讯作者：
    Zhao C. Y.
基于粒子散射的太阳光谱选择性吸收涂层
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    太阳能学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    高甲东;赵长颖;叶强
  • 通讯作者：
    叶强

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其他文献

氧化钙-氢氧化钙热化学储热系统放热数值分析
  • DOI：
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  • 发表时间：
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  • 期刊：
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    --
  • 作者：
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  • 通讯作者：
    赵长颖
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  • DOI：
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  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
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  • 通讯作者：
    赵长颖
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  • DOI：
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  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    工程热物理学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
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  • 通讯作者：
    屈治国
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  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    夏伯谦;潘智豪;闫君;赵长颖
  • 通讯作者：
    赵长颖
超轻多孔金属材料的多功能特性及应用
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    力学进展
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    方岱宁;何德坪;卢天健;王晓林;赵长颖;陈常青
  • 通讯作者：
    陈常青

其他文献

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赵长颖的其他基金

近场耦合机理对超表面热辐射特性的影响研究
  • 批准号：
    52120105009
  • 批准年份：
    2021
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中英储能与低碳建筑研讨会
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  • 项目类别：
中英低碳城市论坛
  • 批准号：
  • 批准年份：
    2019
  • 资助金额：
    15 万元
  • 项目类别：
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梯度热障涂层内的传热微观机理研究
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    51476097
  • 批准年份：
    2014
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金属泡沫催化燃烧中的复合流动传热特性研究
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  • 项目类别：
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相似国自然基金

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  • 批准号：
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  • 资助金额：
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  • 项目类别：
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相似海外基金

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AI项目解读示例

课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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