复杂形状介电粒子间近场辐射传热的取向效应

本文给出取向对两个复杂形状 SiO2 超椭球粒子间近场辐射传热的影响。所研究粒子半径为 50 nm，且具有可变化凹度。取向由两粒子系统的旋转对称程度刻画，并使用离散系统格林函数方法计算辐射电导以计入所有电磁相互作用。结果显示，当粒子质心间距为 110 nm 时，某些取向的总电导可达其他取向的两倍。取向效应与系统旋转对称性无显著相关，但与粒子间最小真空间隙距离强相关。因此，近场辐射传热的取向效应是粒子拓扑的结果，更极端的拓扑导致在更大粒子质心间距下取向效应持续存在。凹超椭球粒子在质心间距约达粒子半径 3.9 倍时仍显示显著取向效应，而凸超椭球粒子在质心间距约达粒子半径 3.2 倍时显示显著取向效应。与先前各向异性椭球偶极子研究相反，这些复杂形状超椭球粒子的结果表明，当所有取向下传热均为体过程时，取向效应可忽略。本工作对理解具有非规则几何或可能存在几何缺陷与异常的粒子间辐射输运至关重要。