研究成果

热辐射是能量传递的三种基本方式之一，是由粒子热运动产生并以电磁波形式传播，发生于一切温度高于绝对零度的物体上，在航天器热管理、太阳能发电、飞行器目标探测、红外测温等众多工程领域中，如何有效的控制和利用热辐射是非常重要的。

热辐射团队针对上述问题，开展了一系列探索工作：

（1）针对低对称性材料，对4×4传输矩阵方法进行了改进和完善，解决了传输矩阵方法中常见的数值溢出和奇异点问题。这一改进大幅提升了算法的稳定性和精确性，使得对平板结构的求解变得更加快速和准确。此外，建立了适用于低对称性材料的严格耦合波分析方法，获得了稳定且精确的数值解析解，为解决基于低对称性材料的光栅结构提供了一种高效的数值模拟方案，促进了该领域数值模拟软件的自主研发。


（2）在深入研究低对称性材料的色散曲线过程中，创新性地提出利用倾斜光轴的双曲材料实现非对称吸收和反射，并在实验中验证了这一理论。揭示了低对称性材料中的非对称吸收和增强吸收特性，加深了对这些材料辐射吸收的理解，为非对称器件的设计与开发开辟了新的道路。此外，基于低对称性材料的互易关系，推导出了基尔霍夫定律的显式表达式，证明了互易关系和基尔霍夫定律的有效性。通过对互易材料和非互易材料的实例分析，说明了传统基尔霍夫定律在非互易系统中成立和失效的条件，补充了传统基尔霍夫定律的应用范围，提升了其普适性。



（3）在低对称性材料的近场热辐射研究中，将其与等离激元相结合，显著增强了对近场辐射热流的调制。并将其应用于低对称性材料近场热光伏研究，推动了光-热-电耦合及高效能量转换技术的发展。 相关研究为热辐射理论研究和能源转换领域技术应用提供了重要的理论支持和技术储备。