Enhanced Infrared Emission by Thermally Switching the Excitation of Magnetic Polariton with Scalable Microstructured VO2 Metasurfaces

材料科学 热发射率 共发射极 光电子学 极化子 激发 红外线的 表面等离子体激元 等离子体子 热光电伏打 辐射传输 极化(电化学) 光学 波长 激发态 热的 相(物质) 光谱学 发射光谱 热辐射 相变 焦耳加热 超材料
作者
Linshuang Long,Sydney Taylor,Liping Wang
出处
期刊:ACS Photonics [American Chemical Society]
卷期号:7 (8): 2219-2227 被引量:110
标识
DOI:10.1021/acsphotonics.0c00760
摘要

Dynamic radiative cooling attracts fast-increasing interest due to its adaptability to changing environment and promises for more energy-savings than the static counterpart. Here we demonstrate enhanced infrared emission by thermally switching the excitation of magnetic polariton with microstructured vanadium dioxide (VO 2 ) metasurfaces fabricated via scalable and etch-free processes. Temperature-dependent infrared spectroscopy clearly shows that the spectral emittance of fabricated tunable metasurfaces at wavelengths from 2 to 6 μm is significantly enhanced when heated beyond its phase transition temperature, where the magnetic polariton is excited with metallic VO 2 . The tunable emittance spectra are also demonstrated to be insensitive to incidence and polarization angles such that the VO 2 metasurface can be treated as a diffuse infrared emitter. Numerical optical simulation and analytical inductance-capacitance model elucidate the suppression or excitation of magnetic polariton with insulating or metallic VO 2 upon phase transition. The effect of enhanced thermal emission with the tunable VO 2 metasurface is experimentally demonstrated with a thermal vacuum test. For the same heating power of 0.2 W, the steady-state temperature of the tunable VO 2 metasurface emitter after phase transition is found to be 20 °C lower than that of a reference V 2 O 5 emitter whose static spectral emittance is almost the same as that of the VO 2 metasurface before phase transition. The radiative thermal conductance for the tunable metasurface emitter is found to be 3.96 W/m 2 K with metallic VO 2 at higher temperatures and 0.68 W/m 2 K with insulating VO 2 at lower temperatures, clearly demonstrating almost 6-fold enhancement in radiative heat dissipation.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
刚刚
1秒前
1秒前
1秒前
2秒前
2秒前
光亮笑柳发布了新的文献求助10
3秒前
李爱国应助可靠铸海采纳,获得10
4秒前
勋先生发布了新的文献求助10
5秒前
阔达映冬发布了新的文献求助10
6秒前
Foch发布了新的文献求助10
6秒前
rain发布了新的文献求助10
6秒前
ASH应助残月下的樱花采纳,获得10
7秒前
8秒前
ALAI完成签到,获得积分10
8秒前
Jeffrey2026完成签到,获得积分10
8秒前
任性灵槐完成签到,获得积分10
9秒前
11秒前
12秒前
mudiboyang完成签到,获得积分10
13秒前
闫伏龙发布了新的文献求助20
13秒前
温阳完成签到,获得积分10
14秒前
liyh发布了新的文献求助10
15秒前
Zzz完成签到,获得积分10
15秒前
15秒前
15秒前
陶陶发布了新的文献求助30
16秒前
16秒前
17秒前
aajhajkahna应助光亮笑柳采纳,获得10
17秒前
Andrea完成签到,获得积分10
17秒前
可靠秋蝶完成签到,获得积分10
18秒前
念念人青发布了新的文献求助10
18秒前
AgentNZ完成签到,获得积分10
19秒前
20秒前
科研通AI6.2应助XOO采纳,获得10
21秒前
22秒前
彭于晏应助zebra8848采纳,获得10
23秒前
莱因哈特别着急完成签到,获得积分10
25秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
APA handbook of comparative psychology: Basic concepts, methods, neural substrate, and behavior 1000
Health Psychology 1000
全员动态考核,锚定高质量发展:读懂同济大学教师人事改革新政的深层价值 900
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
The fast track to determining transfer functions of linear circuits: The student guide 500
Römisch-Germanische Forschungen 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7595835
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9172447
关于积分的说明 19635438
捐赠科研通 7172971
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3267883
关于科研通互助平台的介绍 2432676
邀请新用户注册赠送积分活动 2261039