非球形偶极子间近场辐射热传递的广义多体方法

提出了一种基于涨落电动力学的广义多体方法，用于计算非球形偶极子之间的近场辐射热传递 (NFRHT)。非球形偶极子的几何参数被纳入自由空间格林函数自项的定义中。偶极子极化率是根据自由空间格林函数解后验定义的，因此极化率计算是一个可选的后处理步骤，而非必需的输入。文中给出了广义多体方法的强形式和弱形式。结果表明，近似弱形式的计算成本较低，但仅适用于尺寸参数小于约 0.24 的小粒子。将该广义多体方法与两个椭球偶极子间 NFRHT 的解析解进行了对比，获得了良好的一致性，微小的差异归因于多次反射近似的不同。随后，应用该广义多体方法分析了两个 SiC 椭球偶极子之间的近场谱热导。结果显示，改变其中一个椭球偶极子的取向会导致局域表面声子共振发生高达三个数量级的主动调控。最后，研究了由 1000 个 SiO2 椭球粒子组成的超材料的谱辐射热导率。该超材料表现出各向异性的辐射热导率，不同方向上的共振值差异高达 2.8 倍。本文提出的 NFRHT 广义多体模型可用于开发具有新颖、可设计辐射热特性的粒子基超材料。