本發(fā)明屬于輻射換熱
技術領域：
，具體涉及一種高性能非接觸式熱流調節(jié)器。
背景技術：
：熱輻射作為傳熱三種基本方式之一，自上世紀初發(fā)展完善基本理論后，在熱科學和熱工程中廣為應用。但隨著納米科技的快速發(fā)展，研究發(fā)現(xiàn)間隔小于或與特征波長同數(shù)量級的兩物體間的換熱量會超過甚至數(shù)十倍于同溫度下的兩黑體之間的換熱量，這稱之為近場熱輻射。近場熱輻射在許多基礎研究和工程技術中十分重要，如能量轉換、納米制造設備、亞衍射極限熱成像等。近年來，研究人員提出利用近場熱輻射對熱流進行調控，然而需要對材料表面進行復雜光刻等微加工技術，制造復雜，成本高昂。技術實現(xiàn)要素：發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術中存在的不足，本發(fā)明提供一種高性能非接觸式熱流調節(jié)器。該調節(jié)器采用自然界存在的雙曲材料，通過薄膜工藝制作成納米薄膜，而無需進一步對材料表面進行光刻等微加工形成光柵，制作簡單；薄膜之間的傳熱基于近場熱輻射，可以避免器件間的接觸；熱流密度調節(jié)范圍寬泛。技術方案：為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為：一種高性能非接觸式熱流調節(jié)器，包括兩層結構相同且厚度均勻的納米薄膜層，納米薄膜層由自然雙曲材料制成；兩層納米薄膜層平行設置且兩層納米薄膜層的法線相重合，兩納米薄膜層之間形成真空或填充有超低壓氣體；每層納米薄膜層的光軸均平行于薄膜表面，兩層納米薄膜層的光軸之間形成夾角φ；兩納米薄膜層均可繞自身法線旋轉，旋轉過程中，兩層納米薄膜層的光軸夾角φ變化范圍為0°至90°。進一步的，所述納米薄膜層為六方氮化硼納米薄膜層。進一步的，所述納米薄膜層的厚度為1～50nm。進一步的，所述納米薄膜層的厚度為1nm。進一步的，所述兩層納米薄膜層相對面之間的距離為20～50nm。進一步的，所述兩層納米薄膜層相對面之間的距離為40nm。有益效果：本發(fā)明提供的高性能非接觸式熱流調節(jié)器，采用自然雙曲材料加工成納米薄膜，無需進一步對材料進行復雜的微加工，制作相對簡單；通過機械性旋轉兩薄膜光軸間夾角可獲得較寬的熱流密度調節(jié)范圍，操作簡便。附圖說明圖1為本發(fā)明的單個特征結構示意圖；圖中：1、第一納米薄膜層，2、第二納米薄膜層。具體實施方式下面結合附圖對本發(fā)明做更進一步的說明。圖1所示為本發(fā)明的結構圖，如圖所示，本發(fā)明所述高性能非接觸式熱流調節(jié)器包括兩層結構相同且厚度均勻的納米薄膜層，納米薄膜層由自然雙曲材料制成；兩層納米薄膜層平行設置且兩層納米薄膜層的法線相重合，兩納米薄膜層之間形成真空或填充有超低壓氣體；每層納米薄膜層的光軸均平行于薄膜表面，兩層納米薄膜層的光軸之間形成夾角φ；兩納米薄膜層均可繞自身法線旋轉，旋轉過程中，兩層納米薄膜層的光軸夾角φ變化范圍為0°至90°。第一納米薄膜層1和第二納米薄膜層2均采用自然雙曲材料六方氮化硼，兩納米薄膜層的厚度均勻且厚度相同，第一納米薄膜層1和第二納米薄膜層2之間的間隔距離任意。該熱流調節(jié)器采用自然雙曲材料，無需微加工，制造簡單，且通過機械性旋轉操作可獲得較寬的熱流密度調節(jié)范圍，操作簡便。以下通過三個實施例對本發(fā)明做進一步說明。實施例1：第一納米薄膜層1的溫度為310k，第二納米薄膜層2的溫度為290k。第一納米薄膜層1和第二納米薄膜層2的厚度均為10nm，兩納米薄膜層間隔距離為10nm，兩納米薄膜層光軸夾角從0°變化至90°時，通過漲落-耗散理論并結合并矢格林函數(shù)法計算得到，最大和最小熱流密度為兩光軸夾角分別等于0°和90°，各自是70823.5w/m2和20200.9w/m2，熱流密度調節(jié)范圍為1～3.51。各對應角度的熱流密度以及對應角度的熱流密度與最大熱流密度(即兩光軸夾角為0°時對應的熱流密度)的比值如表格1所示：表1實施例2：第一納米薄膜層1的溫度為310k，第二納米薄膜層2的溫度為290k。第一納米薄膜層1和第二納米薄膜層2之間的間隔為10nm，兩納米薄膜層光軸夾角取0°和90°，第一納米薄膜層1和第二納米薄膜層2的厚度從1nm變化至10000nm時，通過漲落-耗散理論并結合并矢格林函數(shù)法計算得到，兩納米薄膜層厚度在10nm以內可獲得較寬的熱流密度調節(jié)范圍，其中厚度為1nm時，熱流密度調節(jié)范圍最寬為1～5.36。各薄膜層厚度對應的最大熱流密度(即兩光軸夾角為0°)、最小熱流密度(即兩光軸夾角為90°)和最大與最小熱流密度比率如表格2所示：表2實施例3：第一納米薄膜層1的溫度為310k，第二納米薄膜層2的溫度為290k。第一納米薄膜層1和第二納米薄膜層2的厚度均為10nm，兩納米薄膜層光軸夾角取0°和90°，第一納米薄膜層1和第二納米薄膜層2之間的間隔距離從5nm變化至100nm時，通過漲落-耗散理論并結合并矢格林函數(shù)法計算得到，第一納米薄膜層1和第二納米薄膜層2之間的間隔距離在20～50nm可獲得較寬的熱流密度調節(jié)范圍，其中間隔為40nm時，熱流密度調節(jié)范圍最寬，為1～4.16。各間隔距離對應的最大熱流密度(即兩光軸夾角為0°)、最小熱流密度(即兩光軸夾角為90°)和最大與最小熱流密度比率如表格3所示：表3兩薄膜層間隔(nm)最大熱流密度(w/m2)最小熱流密度(w/m2)比率5252068.287558.12.881071026.620231.43.512018802.34694.54.01308381.22023.04.14404636.71113.44.16502898.7704.24.12601962.2491.73.99701406.8370.33.80801054.5296.13.5690817.7246.73.31100655.0215.13.04以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出：對于本
技術領域：
的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。當前第1頁12