错位石墨烯光栅间的近场辐射传热

我们利用增强局部基函数的傅里叶模态法（FMM-LBF），研究了覆盖有石墨烯光栅的有限厚度平面熔融石英平板间的近场辐射传热，重点关注横向错位效应。为此，我们提出并验证了对 FMM-LBF 理论的一个微小修改，以考虑横向错位。这种方法远超有效介质近似，因为后者无法解释横向错位。我们表明，热通量会随横向错位表现出显著的振荡，并且在短间距下，与对准情况相比，热通量最多可减少 60%-70%。研究发现，这种横向错位效应对几何因子 $d/D$（间距与光栅周期之比）敏感。当 $d/D>1$（通过大间距或小光栅周期实现）时，两个石墨烯光栅将对方视为一个有效的整体而非细节，因此横向错位对传热的影响变得不那么重要。因此，我们可以清晰地区分辐射传热的两种渐近状态：LSE（横向错位效应）状态，其中观察到显著的横向错位效应；以及非 LSE 状态，其中此效应可忽略不计。此外，无论横向错位如何，辐射热通量对石墨烯化学势表现出非单调依赖性。也就是说，我们可以通过原位调节化学势来获得最优的辐射热通量（在约 0.3eV 化学势处达到峰值）。这项工作有潜力为在基于石墨烯的纳米器件中利用横向错位对辐射传热的影响开辟新途径。