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文章来源:小麦莫里纳利竞逐欧巡收官战李昊桐吴阿顺出战 发布时间:2019-01-22 09:54:25 【字号:

 。˙)太阳能吸收板和真空装置实物图

 。˙)利用外太空作为热沉获取能量的理论极限分析

  范汕洄:美国斯坦福大学电子工程系教授、Ginzton实验室主任。范汕洄教授博士毕业于麻省理工学院物理系,目前为美国物理学会(AmericanPhysical Society)、电子工程师学会(IEEE)、光学学会(Optical Society of America)、光学和光子技术学会(SPIE)等众多著名学术组织的当选会士(fellow),国际著名期刊Applied physics letters和 Photonics and Nanostructures: Fundamentals and Applications副主编,是国际公认的光子晶体学的权威学者,辐射制冷、无线电力传输等前沿研究的开拓者和领导者。根据Google Scholar统计,范汕洄教授的的总引用率已超过59000次,H-index高达116,其中2013年至今的总引用已超过32000次。

 。˙)大气透射率

  来源:知社学术圈

  与梅西和C罗身处同一时代,对于其他优秀球员来说真不知是幸运还是不幸。

  今天,在进博会的国际米兰展台前,国米主席张康阳特别强调:“国际米兰不仅仅是一家足球俱乐部,国际米兰不仅仅代表足球,国际米兰将会代表着全世界球迷、粉丝、消费者沟通的桥梁、文化的桥梁。

  埃梅里说:“所有人都知道梅西一直是最好的球员,和这些奖项无关。 ”

 。℅-H)辐射制冷板在太阳光谱和中红外波段的辐射率

  李炜:范德堡大学博士,现任斯坦福大学博士后研究员。

  北京时间11月8日,距离国米欧冠主场逼平巴塞罗那的小组赛结束不足30个小时,刚刚同梅西、苏亚雷斯完成同框的国米新主席张康阳突然空降首届中国国际进口博览会,让本届博览会人气火爆的国米展台再次成为焦点。

  苏宁也希望能够用国际米兰真正地帮助中国与意大利、中国和欧洲之间的文化沟通、文化的构建,让世界、让欧洲更加了解中国人、中国的企业、中国的消费者、中国的粉丝,同时也让大家看到,中国足球是有希望的,中国足球是有实力的,中国管理是非常有能力的。”(曲小尤)

  最近美国斯坦福大学范汕洄教授、中国东南大学陈震教授、以及其他团队成员提出了一种新型的光子学设计成功解决了这一难题。建立在该团队以前实现的昼夜24小时将器件持续辐射制冷至环境温度以下40摄氏度的工作基础上,新设计的亮点在于将太阳能技术和辐射制冷技术合二为一,使得这两种技术不但不相互干扰,而且可以相互提升对方的工作效率。该工作于北京时间2018年11月8日发表在Cell Press旗下的能源旗舰期刊Joule上,题为“Simultaneously and Synergistically Harvest Energy from the Sun and Outer Space”。该研究有望重新定义人们有效利用可再生能源的方式。

  光谱仪测试验证了光子学设计:在太阳波段,顶部的锗太阳能吸收板的平均吸收率高达70%以上,而透过率几乎为零,这就保证了太阳波段光子绝大部分被锗板吸收使其温度升高,而不会到达底部的辐射制冷板从而影响其制冷效果。在中红外波段,尤其是对应于8-13微米的大气透明窗口,锗板和ZnSe窗口的穿透率,以及辐射制冷板的辐射率都极高,这就保证了从辐射制冷板辐射出的中红外光子能不受阻碍地到达外太空从而实现高性能的辐射制冷。

  根据热力学基本定律,高温热源和低温热沉对提高热机的工作效率同等重要。这一点可以从理想热机的卡诺效率ηCN=1-TCTH得到直观体现,其中的THTC分别为热源和热沉的温度。众所周知,温度高达6000 K的太阳是大自然馈赠给人类的一个理想热源。

  团队介绍:

 。‥-F)ZnSe透明窗口在太阳光谱和中红外波段的穿透率

  典型实验结果如下图所示:日出之前,太阳能吸收板的温度与环境温度基本相同;日出之后,太阳能吸收板的温度逐渐偏离环境温度,到正午时,二者温差最大,达到24摄氏度。之后,二者温度又逐渐接近;日落之后,二者温度又基本相同。在整个实验时间段内,辐射制冷板的温度变化趋势基本与环境温度保持一致,温度差保持在25-30摄氏度之间。

  在莫德里奇获得“银裤衩”奖的时候,人们认为他实至名归,并猜测剩下两个重头奖项还是C罗的。在魔笛意外获得足球先生时,画风突变,他成为了众矢之的。显然,对于莫德里奇,大家的态度是:他是一名非常出色的球员,配得上欧足联最佳球员这样的奖项,以示肯定和鼓励,就像此前的伊涅斯塔和里贝里一样。但他强到能包揽FIFA足球先生和金球奖吗?他就是终结梅西C罗10年伟大时代的人?不至于吧。

  如很多球员教练所说,如果真的纯粹以个人能力作为评奖标准,那这个奖根本不会旁落他人。梅西在上赛季联赛层面进球、助攻、过人、创造机会等数据在欧洲范围内全面霸榜。C罗则依然在欧冠上占据着多项纪录,没有他,皇马也不可能有三连冠。在这样的环境下,获奖的莫德里奇要被拿来与梅西C罗比,还要被拿来与之前的斯内德、里贝里比。无论怎么比,人们得出的结论都是:他不配。

 。–)分别利用太阳和外太空作为热源和热沉获取能量的理论分析

 。–)辐射制冷器和真空装置内部细节图

  对太阳能的利用贯穿于人类文明历史;大自然同时馈赠给人类一个温度低至3 K的理想热沉外太空。近年来,通过辐射制冷技术对这一理想热沉的开发利用目前引起了人们的广泛兴趣。然而,在实际应用中,由于辐射制冷板和太阳能电池板或加热器往往都需要铺设在屋顶,因此这两种技术往往相互争夺屋顶空间。

  实验结果:日出之后太阳吸收板的温度渐渐偏离环境温度;到正午时,二者温差达到24摄氏度;之后二者温度又逐渐趋于相同。在整个测试时间段内辐射制冷板降温保持在环境温度以下25-30摄氏度之间。

  实验与理论结果对比:太阳能吸收板置于真空装置之外受风速波动影响,导致其温度波动较大;辐射制冷板置于真空装置之内基本不受外界风速影响,导致其温度波动很小。

  在两人的光芒下,别人再怎样出色也不会显得耀眼。萨拉赫、姆巴佩、内马尔都曾让人惊艳,但远远够不到梅西和C罗的高度。

  在上一场重量级欧冠比赛结束后,国米主席张康阳、副主席萨内蒂、首席营销官卢卡达诺瓦罗、青训学院总监芭芭拉比基等也第一时间从意大利米兰来到上海,为进博会打CALL,祝福本届进博会圆满成功。

 。ˋ)AM1.5太阳辐射光谱

  如下图所示,实验结果与理论预测基本一致。随着太阳热流的增大,太阳能吸收板与周围环境之间的温差逐渐增大,但辐射制冷板与环境温差却基本保持不变。这一结果强调了实验装置中顶部太阳能吸收板的两大作用:其一是吸收太阳能转化为热能;其二是保证底部的辐射制冷板辐射的中红外波长的光子无障碍地透过并最终到达外太空实现辐射制冷。图中太阳能吸收板的温度波动较大,而辐射制冷板的温度波动较小。这是因为太阳能吸收板放置在真空装置之外,受楼顶风速波动的影响较大;而辐射制冷板置于真空装置之内,基本不受外界风速波动的影响。

  为解决上述问题,研究人员设计并搭建了如下图所示的实验装置,将太阳能吸收板和辐射制冷板从上往下垂直叠加放置。这样设计的优点在于可以最大限度地利用建筑物屋顶铺设最大面积的太阳能吸收板和辐射制冷板。其中,太阳能吸收板选用常用的半导体材料锗,辐射制冷板选用该团队以前设计的双层薄膜(氮化硅和硅)制冷器。该制冷板在2016年发表的Nature Communications上成功实现了昼夜24小时持续辐射制冷至环境温度以下40摄氏度的制冷效果。装配有ZnSe透明窗口的真空装置将辐射制冷器与周围环境热隔离,以实现最佳制冷效果。锗太阳能吸收板的突出优点在于在吸收太阳能波段光子的同时可以让底部辐射制冷器辐射的中红外波段光子畅通无阻地通过。

  一位口碑很好的球员,就这样被口水淹没。就像原本风评还不错的迪丽热巴在获得金鹰奖后,网友们狂喷该奖太水喷上热搜,网上对其本人不乏人身攻击。喷她的理由也很简单:不配。

  陈震:中国东南大学教授、博士生导师。中组部国家人才计划第十二批获得者,2018年江苏省双创人才入选专家。博士就读于加州大学伯克利分校机械工程系(ChrisDames教授实验室),主修专业为微纳米尺度传热学;博士后工作于斯坦福大学电子工程系(范汕洄教授实验室),主要研究方向为热辐射的纳米光子学控制。主要研究成果分别以第一作者或通讯作者发表在Nature Communications, Joule, Nano Letters, Physical Review B,Applied Physics Letters等国际著名期刊,2013年至今的总引用已超过1300次(Google Scholar)。

  魔笛被黑的原因就是,不是所有人都服他能够击败梅西、C罗获奖。其实不服也没用,莫德里奇能够获奖,是他凭借表现和努力拼来的,是靠媒体、球员教练和球迷一票一票投出来的,而且优势很大。不过,他能最终获奖还是让人吃了一惊。

  朱林晓:斯坦福大学博士,现任密歇根大学博士后研究员。

 。–-D)锗太阳能吸收板在太阳光谱和中红外波段的穿透率和吸收率

  今年,有一个人动摇了梅罗的垄断却遭到非议,就是莫德里奇。在FIFA颁奖典礼之前,莫德里奇可以说是个人形象完美无缺的球员,实力强,球风潇洒,球品人品俱佳,没有人去黑这样一名球员。可在FIFA典礼之后,莫德里奇成为了很多球迷的攻击目标。

  站在莫德里奇的立场上,被这样议论也很无辜,他所做的只是努力踢球,对个人荣誉也不争不抢。只是在这个时代,任何人获奖都无法绕开梅西C罗,如果魔笛在金球奖的评选中再次胜出,那一定又会成为争议焦点。总结起来就是:人红是非多。

  莫德里奇已经获得了欧足联年度最佳球员和FIFA年度最佳球员这两项个人大奖,金球奖获奖赔率也是最低的,目前看来很大概率会包圆三大奖项。而梅西和C罗今年则会在个人奖项上四大皆空。

 。ˋ)实验装置示意图

 。ˋ)利用太阳作为热源获取能量的理论极限分析

  足坛人士不会像球迷一样直接说“莫德里奇配不上获奖”这种话,但他们心中也有杆秤。波切蒂诺说:“对我来说,梅西是第一。他应该获得提名,他也配得上得奖。拥有梅西这样的球员,对我们的眼睛,对足球本身来说都是好事。”

  理论分析表明:利用太阳和地球分别作为热源和热沉驱动理想热机的最大输出功率为1355 W/m2,对应的效率为85%;利用地球和外太空分别作为热源和热沉驱动理想热机的最大输出功率为48 W/m2,对应的效率为25%;利用地球和外太空分别作为热源和热沉驱动理想热机的最大输出功率为1403 W/m2,对应的效率为88%。可见,同时利用太阳和外太空可以将热机效率和输出功率同时推进到新的理论极限。然而,问题在于在实际应用中如何最大限度地利用建筑物屋顶空间同时铺设太阳能板和辐射制冷板,使二者不相互争夺铺设空间,又能相互提高彼此的性能呢?

  本实验中的太阳能吸收板实现了将太阳能转化为热能,另一种方案是将其替换为太阳能电池板从而将太阳能直接转化为电能。这样可以实现给建筑物提供电能的同时为建筑物降温。要实现这一方案,需要对市面上常用的硅太阳能电池板进行改进,去掉其背面反光镜面,同时将其重掺杂区域和背面金属电极限制在一个较小的区域,从而保证硅太阳能电池板的大部分区域对中红外波长的光子是透明的。

  葡萄牙主帅桑托斯说:“莫德里奇是一位出色的球员,所以这就是为什么我把第二票给了他,但我认为C罗应该成为赢家。”

  费利佩-路易斯说:“年度最佳球员奖是给最佳球员的,在我看来,梅西就是世界最佳,今天是,去年是,2年前是,3年前也是,当梅西没有得到这个奖,那它就失去了公信力。无论谁夺欧冠,谁进入决赛,梅西都是世界上最好的。”

  如果将太阳能吸收板也置于真空装置之内,其温度可以大大提升,但是需要重新对辐射制冷板进行光子学设计,以进一步降低其与太阳能吸收板之间的热耦合,从而保证其高性能的制冷效果。本实验中使用的太阳能吸收板和辐射制冷板的直径在10厘米左右。要实现该技术的大规模使用,需要解决的最主要问题是寻找廉价的红外透明窗口以取代昂贵的ZnSe窗口。比较有希望的替代品为硅、锗等常用半导体材料。

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