본 연구에서는 키르히호프 복사 법칙에 입각한 중적외선 영역에서의 열 복사를 통한 수동형 광결정 냉각 소재에 대해 기술하려 한다. 기존 연구에서는 높은 흡수율(복사율)을 유도하기 위해 매우 두꺼운 유전체 층을 이용하여 중적외선 영역( = 2.5 – 25 m)에서 높은 흡수율(복사율) 결과를 얻을 수 있었다. 하지만 본 연구에서는 내부가 공기로 채워진 중심 파장 대비 매우 얇은 두께의 유전체 껍질 구조를 이용한 새로운 흡수 메커니즘인 광 ...
본 연구에서는 키르히호프 복사 법칙에 입각한 중적외선 영역에서의 열 복사를 통한 수동형 광결정 냉각 소재에 대해 기술하려 한다. 기존 연구에서는 높은 흡수율(복사율)을 유도하기 위해 매우 두꺼운 유전체 층을 이용하여 중적외선 영역( = 2.5 – 25 m)에서 높은 흡수율(복사율) 결과를 얻을 수 있었다. 하지만 본 연구에서는 내부가 공기로 채워진 중심 파장 대비 매우 얇은 두께의 유전체 껍질 구조를 이용한 새로운 흡수 메커니즘인 광 터널링 기반으로 중적외선 영역( = 2.5 – 25 m)에 대한 높은 흡수율(방사율)을 얻을 수 있음을 증명하였다. 중적외선 영역( = 2.5 – 25 m)에 대해 높은 흡수율을 가짐과 동시에 가시광에 대한 높은 투과도를 기반으로 광학 소자에 대한 열 제어 방법의 새로운 페러다임을 제시해줄 것으로 기대된다.
본 연구에서는 키르히호프 복사 법칙에 입각한 중적외선 영역에서의 열 복사를 통한 수동형 광결정 냉각 소재에 대해 기술하려 한다. 기존 연구에서는 높은 흡수율(복사율)을 유도하기 위해 매우 두꺼운 유전체 층을 이용하여 중적외선 영역( = 2.5 – 25 m)에서 높은 흡수율(복사율) 결과를 얻을 수 있었다. 하지만 본 연구에서는 내부가 공기로 채워진 중심 파장 대비 매우 얇은 두께의 유전체 껍질 구조를 이용한 새로운 흡수 메커니즘인 광 터널링 기반으로 중적외선 영역( = 2.5 – 25 m)에 대한 높은 흡수율(방사율)을 얻을 수 있음을 증명하였다. 중적외선 영역( = 2.5 – 25 m)에 대해 높은 흡수율을 가짐과 동시에 가시광에 대한 높은 투과도를 기반으로 광학 소자에 대한 열 제어 방법의 새로운 페러다임을 제시해줄 것으로 기대된다.
Recently, passive radiative cooling has been considered a highly promising energy-saving strategy, which does not consume external energy for cooling. Radiative coolers may radiate their internal thermal energy through the transparent sky window (e.g., = 8 to 13 m) to cool down structures. Accord...
Recently, passive radiative cooling has been considered a highly promising energy-saving strategy, which does not consume external energy for cooling. Radiative coolers may radiate their internal thermal energy through the transparent sky window (e.g., = 8 to 13 m) to cool down structures. According to Kirchhoff's law of thermal radiation, an emissivity of a surface at a specific wavelength at a given temperature is equal to its absorptivity. For radiative cooling at room temperatures, dielectric materials (e.g., SiO2, Si3N4, TiO2, HfO2, and Al2O3) are widely used due to the existence of phonon-polariton resonance at specific mid-infrared wavelengths. Thus, incident photons can interact with phonons within dielectric materials and optically active phonons are able to absorb at resonant wavelengths. To date, many research groups have designed wavelength-selective emitters with the aim of matching their thermal radiation spectra with the transparent sky window to minimize re-absorption from the atmosphere. However, it would be more interesting to cool down devices operating at high temperatures (i.e., solar cells, and light-emitting diodes) because their quantum efficiency is fundamentally limited by the temperatures of p-n junctions. In this case, designing broadband mid-infrared absorbers (e.g., = 2.5 – 25 m) are more desirable [1,2]. Here, we report broadband, high-emissivity radiative coolers in which micron-scale hollow cavities with thin dielectric shells are densely arranged. We note the possibility of mechanical flexibility in our cavities-based radiative coolers. Keywords Radiative cooling, Kirchhoff’s law, Hollow cavity, Tunneling effect
Recently, passive radiative cooling has been considered a highly promising energy-saving strategy, which does not consume external energy for cooling. Radiative coolers may radiate their internal thermal energy through the transparent sky window (e.g., = 8 to 13 m) to cool down structures. According to Kirchhoff's law of thermal radiation, an emissivity of a surface at a specific wavelength at a given temperature is equal to its absorptivity. For radiative cooling at room temperatures, dielectric materials (e.g., SiO2, Si3N4, TiO2, HfO2, and Al2O3) are widely used due to the existence of phonon-polariton resonance at specific mid-infrared wavelengths. Thus, incident photons can interact with phonons within dielectric materials and optically active phonons are able to absorb at resonant wavelengths. To date, many research groups have designed wavelength-selective emitters with the aim of matching their thermal radiation spectra with the transparent sky window to minimize re-absorption from the atmosphere. However, it would be more interesting to cool down devices operating at high temperatures (i.e., solar cells, and light-emitting diodes) because their quantum efficiency is fundamentally limited by the temperatures of p-n junctions. In this case, designing broadband mid-infrared absorbers (e.g., = 2.5 – 25 m) are more desirable [1,2]. Here, we report broadband, high-emissivity radiative coolers in which micron-scale hollow cavities with thin dielectric shells are densely arranged. We note the possibility of mechanical flexibility in our cavities-based radiative coolers. Keywords Radiative cooling, Kirchhoff’s law, Hollow cavity, Tunneling effect
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