金属やセラミック フォームなどの連続気泡材料は、軽量、優れた流動混合能力、および広い表面積をカバーする能力により、高温用途で広く利用されてきました。それらは通常、図 1 に示すように、相互接続された固体支柱とアクセス可能な空隙で構成されています。
連続気泡フォームは優れた構造的特徴を持ち、高温 (1400 K を超えるニッケル フォームと 2000 K を超えるアルミナ フォーム) に耐えることができるため、現在、体積型ソーラー レシーバーなどのさまざまな熱用途の充填材料として注目されています。多孔性バーナー、熱化学反応器、および熱交換器。連続気泡フォームは、集中した太陽放射の吸収体として、太陽エネルギーの利用に特に人気があります (図 2 を参照)。
供給ガスは、集光された太陽放射によって照射される多孔質吸収体を通過するときに、1300 K 以上に加熱することができます。したがって、この技術は宇宙船の熱推進において有望になっています。現在、大国がこの分野の研究を行っています。
高温では、放射熱伝達が基本的に重要です。これは、放出、吸収、および散乱現象を含む複雑な熱伝達モードの一種です。本質的な性質として、連続気泡フォームの放射特性は、計算とアプリケーションを含む関連分野で基本的な役割を果たします。ただし、多相材料を考慮する場合、放射量の測定とモデリングは一般的に複雑です。測定では、強力な散乱挙動により、高多孔質材料と相互作用した後、放射信号は非常にノイズが多くなり、弱くなります。数値モデリングでは、離散レベルのシミュレーションから細孔レベルの正確な放射特性を定義することは困難です。
一方、温度、波長、成分など、いくつかの重要な要因も調査に影響します。それでも、多くの研究者がこの分野で何十年も研究を続けています。これまでに、いくつかの効果的な方法が開発されてきました。たとえば、平均自由行程と散乱分布の計算方法は、多相媒体の放射特性を取得する際に有効であることが証明されています。さらに、マルチ RTE メソッドは、多相媒体の放射特性評価の完全な数学的基礎と物理的原理を示しています。
Xia 教授と彼のグループによる研究は、発泡材料の基本的な放射特性を決定して、それらをより有効に利用することを目的としています。彼らは、SEM や X 線 μ-CT 技術、またはユーザー定義のアルゴリズムから得られた細孔レベルの構造から放射特性を抽出するための高度な数値モデルを確立しました。また、彼らは太陽エネルギーの受信機と熱交換器の多くの魅力的な高温実験を行ってきました。彼らの研究は、熱用途でより優れた多孔質材料を選択する方法と、その材料を選択した後にどのような結果が得られるかについての重要な情報を提供しました。
Yang Li は、Xia 教授のグループ メンバーとして、過去 4 年間、連続気泡フォームのマルチスケールおよびマルチスペクトル放射熱伝達メカニズムに注目してきました。彼の研究は、多孔質材料の放射熱伝達に関する有用な情報とより深い理解を提供することを目的としています。彼は最近、予測モデルによって金属およびセラミック発泡体の放射特性を調査しました。吸光係数、散乱アルベド、散乱位相関数などの必要な特性は、ニッケルとアルミナの発泡体のセットに対して決定されています。マクロ スケールとミクロ スケールの両方から、包括的な研究が Li 博士の研究に見られます。
これらの調査結果は、ジャーナル Solar Energy Materials and Solar Cells に最近掲載された、半透明のアルミナ セラミックスで作られたオープンセル フォームのトモグラフィーに基づく放射伝達分析というタイトルの記事で説明されています。 .この作業は、中華人民共和国ハルビン工科大学のヤン・リー、シン・リン・シア、チュアン・サン、ジン・ワン、ヘ・ピン・タンによって行われました。
