研究背景
等离子体因具备较高的光控制能力，对太阳能的基础研究和工程应用起到了促进作用。表面等离子体共振增强了光散射和吸收，通过调整纳米结构中的等离子体激发，可以控制热载流子的发射。而等离子体动能的阻尼耗散释放的纳米级热量，为制造高性能纳米加热器和散热器提供了可能。由于等离子体的独特热等离子体特性，其在光谱和热工程中的应用引起了太阳能领域的极大关注。刘国华教授针对这些进展，从热等离子体学的物理机制、结构调优策略和太阳能应用等方面进行了全面的综述。
综述内容
1. 热等离子体基础知识
图1 - 本文将介绍热等离子体的概述。
1.1 光热转换
图2 - 不同结构尺寸的光-物质相互作用。
光-物质相互作用取决于多种因素，包括入射光的波长/频率、材料的光学性质和被照物体的大小。此图展示了不同结构下的光-物质相互作用。
1.1.1 等离子体共振
图3 - 等离子体共振的不同模式。
等离子体共振是电子在外部照射下被激发振荡的现象，与电子的振荡频率和光频率一致。
1.1.2 至 1.3.x
此处将详细描述与热等离子体相关的基本原理、传热过程、热诱导过程以及相关的质量传递、相变和化学反应等。
2. 热等离子体调优策略
图12 - 热等离子体调整策略的概述。
2.x 各类调优策略
此处将详细介绍自可调策略、等离子体偶联策略和主动调优策略，包括组成材料、大小效应、形状效果、粒子间距离、方向和配置、与周围介质的耦合等对等离子体调优的影响。
3. 在太阳能中的应用
图22 - 热等离子体在太阳能应用中的角色和重要性。
3.1 直接的光热转换
3.1.1 至 3.1.5
将详细介绍热等离子体在太阳能集热器、太阳能散热器、太阳能热光伏、太阳能海水淡化和太阳能杀菌等方面的应用。
3.2 太阳能驱动的化学反应
图 28 至 30 - 将展示太阳能驱动的光催化、光化学合成和太阳能制氢等反应，以及等离子体在这些反应中的作用。
(后续内容将继续详细描述各个部分的具体机制、实验设置、结果和讨论等，这里仅作为示例展示。)
3.2.4. 太阳能CO2降解
3.2.5. 太阳能肥料制备
总结
本文深入探讨了太阳热等离子体在太阳能应用领域的最新发展。我们重新审视了光物质反应，以探索能带结构与其光学反应的内在联系。文章详细讨论了等离子体谐振的基础，重点讲解了LSPR和SPP的基本模式以及它们的耦合方式。文章对等离子体加热的基本原理进行了分类，详细阐释了包括传导、对流和辐射在内的传热方案，以及它们如何导致局部温度升高的过程。文章还深入探讨了热诱导过程中的质量传递、相变、应力波、化学反应、折射率变化和热发射等方面。
文章还详细讨论了等离子体调谐策略，包括自调谐等离子体、等离子体偶联和活性等离子体。自调谐等离子体是通过调整组件的组成材料、尺寸和形状来实现的。等离子体偶联的原理和结构则通过控制粒子间距离、单个组分的方向、配置和周围介质来呈现。活性等离子体则可以通过控制入射角或使用可重构物质作为周围介质来实现动态调节等离子体响应。
文章还展示了各种等离子体结构及其耦合方式，用于收集太阳能以供各种应用。其中，等离子体薄膜结构如纳米多孔阵列、的纳米线束、具有随机尺寸和分布的密集堆积颗粒等被特别突出，这些结构在太阳能集热器、散热器、热光伏发电、太阳能海水淡化、灭菌、降解和催化、太阳能燃料和肥料等领域都有广泛应用。
参考文献链接