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https://interestingengineering.com/energy/us-scientists-shatter-key-physics-law

研究人员测量了 0.43 的非互易性对比度，这表明材料吸收和发射能量的能力之间存在显着差异。宾夕法尼亚州立大学的一个研究小组报告称，该定律严重违反了基尔霍夫热辐射定律，该定律是热物理学 165 年的基础。

他们的研究结果描述了有记录以来最强的打破该定律互易原则的行为，并为更高效的能量收集、传热和红外传感奠定了基础。

1860 年制定的基尔霍夫定律指出，材料在特定波长和角度吸收能量的能力等于其发射能量的能力。

研究人员在一份新闻稿中解释说：“科学家们长期以来一直观察到，材料在给定波长和角度吸收电磁辐射（阳光和 X 射线等形式的能量波）的能力必须等于其以相同波长和角度发射的能力。

实现前所未有的非互惠

宾夕法尼亚州立大学团队的工作展示了一种不遵循此规则的材料。

研究人员测量了 0.43 的非互易性对比度，该值表示材料的吸收率和发射率之间的差异。在倒数系统中，此值为零。在 10 微米宽的波段上也观察到了这种效果。

该结果是使用由五层薄膜制成的发射器实现的。每层由略有不同的半导体材料组成，结构的总厚度约为 2 微米。

研究人员评论道：“由于这种材料设计，热辐射具有多个共振峰的红外波长范围，这意味着该结构会吸收和发射多个波长的热辐射，因此我们预计会在宽波段看到效果。

该材料的一个关键方面是薄膜可以转移到其他基材上。共同第一作者、博士生 Alireza Kalantari Dehaghi 指出，这使得它可以与各种设备集成，以提高能量转换和传热的效率。

提高能量收集效率

这项技术的潜在应用包括更高效的能量收集。正如共同第一作者 Zhenong Zhang 所解释的那样，基尔霍夫定律要求标准太阳能电池将一些吸收的能量辐射回太阳。

“例如，在用于收集太阳能的互易太阳能电池的情况下，太阳能电池需要按照基尔霍夫定律的要求将光能发射回太阳。这部分返回太阳的能量被浪费了，”Zhang 补充道。

“但是，如果我们可以拥有非互易发射器，我们可以将发射发送到不同的方向。然后我们可以在那里放置另一个太阳能电池来吸收这部分能量，从而提高整体功率转换效率。

使用定制的角度分辨磁热发射分光光度计进行测量。该仪器使该团队能够测量大磁场下的热发射，这对于在材料中产生强烈的非互易效应是必要的。

研究团队打算继续探索其他材料中的非互易热辐射。