黑體是一種理想化的材料,,可以吸收照到它上面的所有輻射,在發(fā)出輻射時(shí),,材料在不同的溫度會(huì)形成不同的極限,,超材料作為一個(gè)特殊類型,報(bào)道很多,,它們能表現(xiàn)出負(fù)折射率(negative refraction index),,因?yàn)檫@一特點(diǎn),它們可以使光線彎曲,,繞過一個(gè)空間或物體,,這就可以制成報(bào)道很多的“隱形斗篷”。但是,,設(shè)計(jì)師的超材料很有潛力,,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出可見光范圍。他們可以定制,,以各種精心調(diào)制的形式響應(yīng)輻射,,而且,要感謝杜克大學(xué)(Duke University)的研究小組,,這些響應(yīng)中的一種,,會(huì)極大地沖擊熱光電(thermophotovoltaics)和其他能量轉(zhuǎn)換技術(shù)。
這個(gè)研究小組已經(jīng)證明,,可以使用超材料設(shè)計(jì)發(fā)射“黑體”輻射(Blackbody Radiation),,效率超越自然的極限,,就是材料因溫度影響而形成的極限。這意味著更好的能量轉(zhuǎn)換效率,,可用于一些產(chǎn)品,,如光伏和可能的余熱利用。
“黑體”(Blackbody)是一種理想化的材料,,可以吸收照到它上面的所有輻射,,無論波長(zhǎng)是多少。它也會(huì)發(fā)出這些能量,,這要依賴這種材料的溫度,。黑體在自然界并不存在,這很遺憾,,因?yàn)樗鼈兇_實(shí)有效率,,原因是它們能達(dá)到一種平衡。射入的時(shí)候是電磁輻射,,發(fā)出來就是熱輻射,,或“黑體輻射”。這是指理想的情況而言,。
超材料發(fā)出的黑體輻射,,來源:杜克大學(xué)
杜克大學(xué)的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)表明,使用超材料,,也就是自然界找不到的人造材料,,他們可以量身定制這種黑體輻射,這有各種方式,,其中包括一些方式,,可以改變一種材料天然具有的效率。換句話說,,一種給定的材料可以發(fā)出的輻射有一個(gè)自然極限,,這一極限取決于這種材料的溫度。但杜克大學(xué)的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)表明,,它的超材料發(fā)出輻射的效率,,可以超越天然屬性應(yīng)能達(dá)到的極限。
新型超材料帶來一些技術(shù),,可以利用工業(yè)生產(chǎn)過程或其他發(fā)熱體的余熱,,具有前所未有的效率?;蛘?,它們可以制成熱光電電池,這種電池可以調(diào)整發(fā)射的光子,匹配電池上半導(dǎo)體的帶隙(band gap),,使能量轉(zhuǎn)換具有更高的效率,。