《固體材料高溫基礎輻射物性的實驗測量與理論建模》是依託哈爾濱工業大學，由劉林華擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：固體材料高溫基礎輻射物性的實驗測量與理論建模
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：劉林華
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
介電函式是固體材料的本徵屬性，是真正意義上的熱輻射傳輸基礎物性參數。固體表面發射率和顆粒彌散介質吸收係數等輻射特性參數均可由材料的介電函式和結構形狀唯一地確定。目前高溫條件下固體材料介電函式數據極為缺乏，已成為制約熱輻射過程分析研究的瓶頸問題。本課題瞄準本學科國際研究前沿，研究高溫條件下固體材料介電函式的實驗測量、固體材料介電函式模型及其溫度修正方法、固體材料介電函式的第一性原理模擬方法等固體材料高溫基礎輻射物性研究中亟需解決的共性問題。組建高溫光譜介電函式測試平台，通過大量實驗測量建立高溫固體材料介電函式資料庫；分析固體材料介電函式內在的主要影響機制，建立能涵蓋較寬溫度範圍的材料經典介電函式修正模型；研究第一性原理模擬過程中系統溫度的建入和修正方法，發展高溫固體材料介電函式的第一性原理模擬方法，為熱輻射傳遞的理論和套用研究提供必要的高溫基礎輻射物性數據及其有效的模擬方法。
結題摘要
介電函式是熱輻射傳輸的基礎物性參數。目前高溫條件下固體材料介電函式數據極為缺乏，已成為制約熱輻射過程分析研究的瓶頸問題。本課題主要研究了高溫條件下固體材料介電函式的實驗測量方法、介電函式模型及其溫度修正方法、介電函式的第一性原理模擬方法等高溫基礎輻射物性研究中亟需解決的共性問題。項目研究獲得以下主要成果：組建了測量光譜範圍為0.2μm至30μm的固體材料高溫介電函式測試平台，並完成測試平台的實驗標定；提出了一種基於電磁散射第一性原理的粗糙表面樣品光學常數橢偏反演方法，顯著提高了粗糙表面光學常數的橢偏測量/反演的精度。提出了一種高透過率材料介電函式測量的新方法，該方法克服了傳統橢偏法和透射法的不足，可以消除多值性，同時顯著提高了高透過率材料光學常數虛部測量的精度；為光學視窗的設計和材料選擇提供基礎數據支撐。發展了一種改進的小粒子輻射特性測量方法，該方法的測量誤差明顯小於傳統方法；測量了多種能源微藻的輻射特性，建立描述生長期微藻輻射特性隨時間變化的理論模型。構建了第一性原理模擬過程中系統溫度的建立和修正方法，發展了固體材料高溫介電函式的第一性原理分子動力學模擬方法；分析了激子效應的影響，實現了對高溫半導體材料、金屬及其氧化物等固體材料介電函式的定量預測。從電聲耦合效應及其模擬入手，發展了一種經典介電函式模型的第一性原理模擬參數化方法；以Drude模型為基礎對貴金屬和過渡金屬的高溫介電函式模型參數進行了模擬，經與實驗對比驗證了第一性原理模擬參數化方法的可行性。發展了耦合電磁偶極矩的多體輻射換熱計算方法，系統分析了顆粒複雜形貌、顆粒非均質、顆粒團聚等因素對粒子輻射特性的影響規律，為顆粒系介質近場輻射能量傳輸的計算奠定了基礎。本項目目前已發表研究論文59篇，其中國際期刊43篇，國際會議11篇，國內刊物5篇。培養畢業博士研究生7名。申請發明專利7項，已授權5項。
