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Broadband light management in hydrogel glass for energy efficient windows

Frontiers of Optoelectronics 2022年第3期15卷 45-53页

作者： Jia Fu chunzao feng Yutian Liao Mingran Mao Huidong Liu Kang Liu MOE Key Laboratory of Hydraulic Machinery Transients School of Power and Mechanical EngineeringWuhan UniversityWuhan 430072China Wuhan National Laboratory for Optoelectronics Huazhong University of Science and TechnologyWuhan 430074China

Windows are critically important components in building envelopes that have a signifcant efect on the integral energy budget.For energy saving,here we propose a novel design of hydrogel-glass which consists of a layer of hydrogel and a layer of normal glass.Compared with traditional glass,the hydrogel-glass possesses a higher level of visible light transmission,stronger near-infrared light blocking,and higher mid-infrared thermal emittance.With these properties,hydrogel-glass based windows can enhance indoor illumination and reduce the temperature,reducing energy use for both lighting and cooling.Energy savings ranging from 2.37 to 10.45 MJ/m2 per year can be achieved for typical school buildings located in diferent cities around the world according to our simulations.With broadband light management covering the visible and thermal infrared regions of the spectrum,hydrogel-glass shows great potential for application in energy-saving windows.

关键词： Hydrogel Light management Windows Energy saving Broadband

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Programmable microfluidics for dynamic multiband camouflage

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Microsystems & Nanoengineering 2023年第2期9卷 275-282页

作者： chunzao feng Mingran Mao Xiaohui Zhang Yutian Liao Xiaohui Xiao Huidong Liu Kang Liu MOE Key Laboratory of Hydraulic Machinery Transients School of Power and Mechanical EngineeringWuhan UniversityWuhan 430072 HubeiChina

Achieving multiband camouflage covering both visible and infrared regions is challenging due to the broad bandwidth and differentiated regulation demand in diverse regions.In this work,we propose a programmable microfluidic strategy that uses dye molecules in layered fluids to manipulate visible light-and infrared-semitransparent solvent to manipulate infrared light.With three primary fluid inputs,we achieve 64 chromaticity values and 8 emissivities from 0.42 to 0.90.In view of the wide tuning range,we demonstrate that the microfluidic flm can dynamically change its surface reflectance to blend into varying backgrounds in both visible and infrared images.Moreover,we fabricate the microfluidic device in a textile form and demonstrate its ability to match exactly with the colors of natural leaves of different seasons in the full hyperspectrum range.Considering the broadband modulation and ease of operation,the programmable microfluidic strategy provides a feasible approach for smart optical surfaces in long-span optical spectra.

关键词： multiband tuning visible

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基于磁激元的嵌套环超材料吸波器的吸收特性

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光学学报 2019年第8期39卷 247-254页

作者：毛前军冯春早武汉科技大学城市建设学院

多频段超材料完美吸波器的设计在多色光学领域具有重要意义。提出一种多频段金属-绝缘层-金属超材料吸波器,其表面电磁响应单元为三圈嵌套的金属环阵列,采用时域有限差分方法计算结构单元的吸收光谱和电磁场密度分布。结果表明:该结构... 详细信息

多频段超材料完美吸波器的设计在多色光学领域具有重要意义。提出一种多频段金属-绝缘层-金属超材料吸波器,其表面电磁响应单元为三圈嵌套的金属环阵列,采用时域有限差分方法计算结构单元的吸收光谱和电磁场密度分布。结果表明:该结构单元在1.44,2.28,3.25μm处分别实现了98.5%、99.6%和99.9%的吸收率,物理机理为磁激元共振激发。系统分析结构几何参数对共振的影响,通过改变金属环的直径和高度,可以对不同的共振进行独立调控。该结构单元的吸收光谱对入射光极化角度具有良好的稳健性。并进一步分析了超材料吸波器的传感特性,其最大品质因数高达8.3 RIU-1(RIU为折射率单元),对应的灵敏度为1.08μm·RIU-1,表现出优良的红外传感性能。该吸波器可应用于传感领域,亦可为其他超材料的设计带来新启示。

关键词：材料吸波器超材料磁激元共振

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