镀锗涂层的光飞行器作为选择性吸收体
摘要：超薄轻量级光泳子的目标是仅使用阳光作为推进力在地球上层大气中持续漂浮。我们先前报告了利用薄膜上下表面的热适应系数差异实现漂浮的光泳子，这是通过在其下表面涂覆碳纳米管（CNTs）实现的。然而，由于高热辐射率（>0.5），这种设计存在一定的限制，无法达到高温，导致向周围气体传递的动量相对较低。为了解决这个问题，我们开发了具有无掺杂的锗层的光泳子，几乎能吸收可见光的80％，但在热红外线波段基本上是透明的，平均热辐射率<0.1。我们的实验证明，涂覆锗层的光泳子在辐照强度比相同尺寸的Mylar-CNT盘低多达43％的情况下也能漂浮。此外，我们使用了一种组合的基于第一原理和经验模型来模拟我们的实验，预测了我们直径为2厘米、呈圆盘状的涂覆锗层的光泳子可以在中间层（海拔68-78公里）的自然阳光（1.36 kW/m2）下漂浮。类似的超薄选择性吸收涂层还可应用于形状类似太阳气球的三维光泳子，使其能够携带重要负载，从而彻底改变地球或火星的长期大气探索。
作者：Zhipeng Lu, Gulzhan Aldan, Danielle Levin, Matthew F. Campbell, Igor Bargatin
论文ID：2305.19382
分类：Applied Physics
分类简称：physics.app-ph
提交时间：2023-06-01