以锗涂层作为选择性吸收层的光致飞行器件
应用物理
2023-06-01 v1
摘要
超薄轻质光致飞行器件（简称光飞器）的目标是利用仅有的太阳光作为推进动力在地球高层大气中持续悬浮。我们此前报道的光飞器通过利用薄膜上下表面之间热适应系数（TAC）的差异实现悬浮，这是通过在其下表面涂覆碳纳米管（CNTs）实现的。此类设计虽然成功，但受其高热发射率（>0.5）的限制，无法达到高温，导致向周围气体传递的动量相对较低。为解决该问题，我们开发了具有未掺杂锗层的光飞器，其选择性吸收近 80% 的可见光，但在热红外波段基本透明，平均热发射率 <0.1。我们的实验表明，在相同尺寸下，锗涂层光飞器悬浮所需的光照辐照度比 mylar-CNT 圆盘低至多 43%。此外，我们使用第一性原理-经验结合模型对实验进行了模拟，从而预测我们的直径 2 cm 圆盘形锗涂层光飞器可在自然阳光（1.36 kW/m²）下于中间层（海拔 68–78 km）悬浮。类似超薄选择性吸收涂层也可应用于形如太阳气球的三维光飞器，使其能携带有效载荷，从而革新对地球或火星的长期大气探测。
引用
@article{arxiv.2305.19382,
title = {Photophoretic Light-flyers with Germanium Coatings as Selective Absorbers},
author = {Zhipeng Lu and Gulzhan Aldan and Danielle Levin and Matthew F. Campbell and Igor Bargatin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.19382},
year = {2023}
}