本發明專利技術提供了一種基于近場輻射的可調控換熱器件構造方法及系統，包括：步驟S1：搭建換熱器件主體部分；采用溫度監測傳感器和電壓調控器作為測試調控傳感器；步驟S2：通過調控施加在石墨烯上的電壓大小，調控換熱器件的反饋換熱；步驟S3：選擇石墨烯和雙曲超材料六方氮化硼搭建可調控換熱器件；步驟S4：采用近場熱輻射的散熱機理搭建可調控換熱器件；步驟S5：控制近場間距，獲取基于近場輻射的可調控換熱器件。本發明專利技術采用施加石墨烯電壓調控，可以實現對近場波譜的選擇性調控，保證電子元器件工作在最佳的溫度范圍，其對應的調控溫差可達50攝氏度。
【技術實現步驟摘要】
基于近場輻射的可調控換熱器件構造方法及系統
本專利技術涉及可調控換熱器件
，具體地，涉及一種基于近場輻射的可調控換熱器件構造方法及系統。
技術介紹
目前散熱問題嚴重制約當前芯片等電子元器件的發展，打破了半導體行業發展的摩爾定律。當前一些設備如雷達、激光探測、紅外探測等偵察設備功率高，散熱需求大，如何高效快速的將大量熱量散去是非常嚴峻且具有重要實際應用價值的研究問題。以目前發展的前沿科技相控陣雷達為例，其掃描更靈活、抗干擾能力更強，能快速適應戰場條件的變化，但目前相控陣雷達30％的工作效率使得與之配套的散熱系統變得尤為重要。而搭載在衛星上的星載相控陣雷達因為所處環境的特殊性，暴露出的散熱問題更為突出。因此必須形成一種新的高效熱控管理技術，加快導出電子元器件表面的熱量，以保障不斷發展的高科技電子設備的安全運行。同時為了配合設備嚴酷惡劣的工作環境，應當有效控制電子元器件的工作溫度，這對散熱系統提出了更高要求。此時建立有效的溫度反饋機制實現換熱系統的可調控顯得尤為重要?；诮鼒鲚椛涞目烧{控換熱器件技術在電子芯片散熱，星載相控陣雷達散熱，近場熱光伏等方面有著廣闊的應用前景。專利文獻CN110173710A公開了一種節能型消除煙羽的氣候反饋動態調控裝置及方法，在輸入大氣溫度、濕度、風速的條件下，通過改變煙氣冷凝換熱器的出口煙溫，預測在消除煙羽條件下煙氣再熱器的最低出口煙溫；采用此專利技術可以實現在任意的氣象條件下，準確快速對煙氣冷凝換熱器的出口煙溫和煙氣再熱器的出口煙溫動態預測和調控，使實時運行費用最低；通過構建MySQL消除煙羽參數數據庫，建立系統評價體系，選擇全生命周期費用最低的一組煙氣冷凝換熱器和煙氣再熱器的出口煙溫作為換熱器目標設計溫度，確定煙氣冷凝換熱器溫度和煙氣再熱器的設計參數，并利用調控裝置進行動態調控，降低換熱器初投資費用和運行維護費用。該專利的性能和應用開發上仍然有待提高的空間。
技術實現思路
針對現有技術中的缺陷，本專利技術的目的是提供一種基于近場輻射的可調控換熱器件構造方法及系統。根據本專利技術提供的一種基于近場輻射的可調控換熱器件構造方法，包括：步驟S1：搭建換熱器件主體部分；采用溫度監測傳感器和電壓調控器作為測試調控傳感器；該換熱器件整體尺寸在1cm*1cm*0.5cm量級。步驟S2：通過調控施加在石墨烯上的電壓大小，調控換熱器件的反饋換熱效果，保證換熱器件的調控效果。所述石墨烯上的電壓范圍為0-15V；所述石墨烯對應的調節溫差最大值為50攝氏度；步驟S3：選擇石墨烯和雙曲超材料六方氮化硼搭建換熱器件；選取材料方面一方面保證電壓調控效果，一方面需要盡可能的增強換熱能力。步驟S4：采用近場熱輻射的散熱機理搭建換熱器件；不同與傳統的導熱，對流等散熱方式，可以克服傳統導熱膠換熱方式的界面熱阻問題；步驟S5：控制近場間距，換熱效果可以超過普朗克黑體輻射極限的幾十倍甚至幾百倍，獲取基于近場輻射的可調控換熱器件。優選地，所述步驟S1包括：步驟S1.1：采用石墨烯和六方氮化硼復合結構搭建換熱器件主體部分；步驟S1.2：將溫度檢測傳感器安裝在可調控換熱器件的熱源端，可以實現對散熱器件的溫度監測反饋；步驟S1.3：可調控換熱器件的熱沉端代表將近場熱輻射接收的大量熱量通過導熱輸出裝置，冷源端代表外界冷端；步驟S1.4:設置所述可調控換熱器件整體尺寸在1cm*1cm*0.5cm量級。優選地，所述步驟S2包括：步驟S2.1:所述可調控換熱器件通過在石墨烯兩端施加電壓，改變石墨烯的化學勢能，將石墨烯激發的表面等離激元的激發波段和強度發生調控改變，從而導致所述換熱器件的整體換熱效果進行了調控；步驟S2.2:將可調控換熱器件通過在石墨烯兩端施加的電壓調節大小的范圍設置為0-15V，對應的調節溫差可以達到50攝氏度。優選地，所述步驟S3包括：步驟S3.1:所述可調控換熱器件在選取材料方面為了保證電壓調控效果，因此采用機械剝離的單晶雙層石墨烯；步驟S3.2:所述可調控換熱器件在選取材料方面為了進一步提高可調控的范圍以及增強換熱效果，選擇設定的雙曲超材料六方氮化硼(自然界天然)，其受熱激發的雙曲聲子極化激元與石墨烯受熱激發的表面等離激元，可以相互耦合形成新的耦合激元，從而極大的增強近場熱輻射的傳輸量，增強換熱器件的換熱效果。采用的散熱機理是近場熱輻射，不同與傳統的導熱，對流等散熱方式，可以克服傳統導熱膠換熱方式的界面熱阻問題。其中近場熱輻射指當物體之間的間距遠小于熱輻射波波長時，會發生倏逝波光子的近場隧穿效應，由于倏逝波具有更高的能量密度，此時理論上可以突破普朗克黑體輻射極限，獲得極高的能量傳遞效率。優選地，所述步驟S5包括：步驟S5.1：將所述可調控換熱器件的超近場間距控制在50nm到1.5μm之間，根據具體所需散熱器件的散熱需求和加工限制可進行冗余調控；所述可調控換熱器件的換熱效果可以超過普朗克黑體輻射極限的幾十倍甚至幾百倍。且換熱效果隨著近場間距的減小，呈數量級的增強，即近場間距越小，換熱效果越好。普朗克黑體極限指在任意溫度下，從一個黑體中發射出的電磁輻射的輻射率與頻率滿足普朗克黑體輻射定律，且存在一個特定溫度下的極限值。根據本專利技術提供的一種基于近場輻射的可調控換熱器件構造系統，包括：模塊M1：搭建換熱器件主體部分；采用溫度監測傳感器和電壓調控器作為測試調控傳感器；該換熱器件整體尺寸在1cm*1cm*0.5cm量級。模塊M2：通過調控施加在石墨烯上的電壓大小，調控換熱器件的反饋換熱效果，保證換熱器件的調控效果。所述石墨烯上的電壓范圍為0-15V；所述石墨烯對應的調節溫差最大值為50攝氏度；模塊M3：選擇石墨烯和雙曲超材料六方氮化硼搭建換熱器件；選取材料方面一方面保證電壓調控效果，一方面需要盡可能的增強換熱能力。模塊M4：采用近場熱輻射的散熱機理搭建換熱器件；不同與傳統的導熱，對流等散熱方式，可以克服傳統導熱膠換熱方式的界面熱阻問題；模塊M5：控制近場間距，換熱效果可以超過普朗克黑體輻射極限的幾十倍甚至幾百倍，獲取基于近場輻射的可調控換熱器件。優選地，所述模塊M1包括：模塊M1.1：采用石墨烯和六方氮化硼復合結構搭建換熱器件主體部分；模塊M1.2：將溫度檢測傳感器安裝在可調控換熱器件的熱源端，可以實現對散熱器件的溫度監測反饋；模塊M1.3：可調控換熱器件的熱沉端代表將近場熱輻射接收的大量熱量通過導熱輸出裝置，冷源端代表外界冷端；模塊M1.4:設置所述可調控換熱器件整體尺寸在1cm*1cm*0.5cm量級。優選地，所述模塊M2包括：模塊M2.1:所述可調控換熱器件通過在石墨烯兩端施加電壓，改變石墨烯的化學勢能，將石墨烯激發的表面等離激元的激發波段和強度發生調控改變，從而導致所述換熱器件的整體換熱效果進行了調控；模塊M2.2:將可調控換熱器件通過在石墨烯兩端施加的電壓調節大小的范圍設置為0-1本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于近場輻射的可調控換熱器件構造方法，其特征在于，包括：/n步驟S1：搭建換熱器件主體部分；采用溫度監測傳感器和電壓調控器作為測試調控傳感器；/n步驟S2：通過調控施加在石墨烯上的電壓大小，調控換熱器件的反饋換熱；/n步驟S3：選擇石墨烯和雙曲超材料六方氮化硼搭建可調控換熱器件；/n步驟S4：采用近場熱輻射的散熱機理搭建可調控換熱器件；/n步驟S5：控制近場間距，獲取基于近場輻射的可調控換熱器件。/n
【技術特征摘要】
1.一種基于近場輻射的可調控換熱器件構造方法，其特征在于，包括：
步驟S1：搭建換熱器件主體部分；采用溫度監測傳感器和電壓調控器作為測試調控傳感器；
步驟S2：通過調控施加在石墨烯上的電壓大小，調控換熱器件的反饋換熱；
步驟S3：選擇石墨烯和雙曲超材料六方氮化硼搭建可調控換熱器件；
步驟S4：采用近場熱輻射的散熱機理搭建可調控換熱器件；
步驟S5：控制近場間距，獲取基于近場輻射的可調控換熱器件。
2.根據權利要求1所述的基于近場輻射的可調控換熱器件構造方法，其特征在于，所述步驟S1包括：
步驟S1.1：采用石墨烯和六方氮化硼復合結構搭建換熱器件主體部分；
步驟S1.2：將溫度檢測傳感器安裝在可調控換熱器件的熱源端；
步驟S1.3：可調控換熱器件的熱沉端代表將近場熱輻射接收的大量熱量通過導熱輸出裝置，冷源端代表外界冷端；
步驟S1.4:設置所述可調控換熱器件整體尺寸在1cm*1cm*0.5cm量級。
3.根據權利要求1所述的基于近場輻射的可調控換熱器件構造方法，其特征在于，
所述步驟S2包括：
步驟S2.1:所述可調控換熱器件通過在石墨烯兩端施加電壓，改變石墨烯的化學勢能，將表面等離激元的激發波段和強度發生調控改變；
步驟S2.2:將可調控換熱器件通過在石墨烯兩端施加的電壓調節大小的范圍設置為0-15V，所述石墨烯對應的調節溫差最大值為50攝氏度。
4.根據權利要求1所述的基于近場輻射的可調控換熱器件構造方法，其特征在于，
所述步驟S3包括：
步驟S3.1：所述可調控換熱器件采用機械剝離的單晶雙層石墨烯；
步驟S3.2:所述可調控換熱器件選擇設定的雙曲超材料六方氮化硼。
5.根據權利要求1所述的基于近場輻射的可調控換熱器件構造方法，其特征在于，
所述步驟S5包括：
步驟S5.1：將所述可調控換熱器件的超近場間距控制在50nm到1.5μm之間。
【專利技術屬性】
技術研發人員：趙長穎，張文斌，王博翔，陳杰，陳軼康，
申請(專利權)人：上海交通大學，
類型：發明
國別省市：上海;31
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