[发明专利]一种具有重心支撑结构的光热换能器

权利要求书

1.一种具有重心支撑结构的光热换能器，其特征在于：由多个小单元A组成阵列，能够实现较大的阵列规模；所述小单元A由衬底、重心支撑层和光热转换层构成；重心支撑层的底部固定在衬底上，光热转换层固定在重心支撑层的顶部，固定点位于光热转换层重心位置；

通过调控重心支撑层的支撑高度、横截面积，实现对散热性能的调控；在无内热源的稳定态下，重心支撑层可视为只在径向存在温度梯度的一维系统，热流方向为重心支撑层的径向方向，将重心支撑层沿着径向分解为多个厚度为dx的柱状微元；对于单个柱状微元来说，其热阻R_i为：

式中，R_i为单个柱状微元的热阻，k为重心支撑层的热导率，A_i为单个柱状微元垂直热流方向的横截面积，dx为每个柱状微元的高度；重心支撑层的总热阻R_t与单个微元热阻R_i的关系为：

R_t＝∑R_i (i＝1,2,…) (2)

由(1)(2)式中知，重心支撑层的横截面积越小，R_t越大；重心支撑层的支撑高度越大，分解的微元个数越多，R_t越大；R_t影响重心支撑的导热速率，R_t数值越大，其导热速率越慢，反之亦然；因此能够通过调控重心支撑层的支撑高度、横截面积，改变光热换能器的散热性能和稳态温度。

2.如权利要求1所述的一种具有重心支撑结构的光热换能器，其特征在于：所述重心支撑层为顶部窄、底部宽的结构；顶部的支撑宽度不小于10nm。

3.如权利要求2所述的一种具有重心支撑结构的光热换能器，其特征在于：所述重心支撑层的材料具有较好的导热系数和机械稳定性，所述导热系数＞20W/(m·K)。

4.如权利要求3所述的一种具有重心支撑结构的光热换能器，其特征在于：所述重心支撑层选与衬底材料相同或不同材料不受限制；若支撑层和衬底为相同材料，支撑层能够直接在衬底上刻蚀形成。

5.如权利要求4所述的一种具有重心支撑结构的光热换能器，其特征在于：所述光热转换层的材料具有较高的光热转换效率的材料，所述光热转换效率＞30％。

6.如权利要求5所述的一种具有重心支撑结构的光热换能器，其特征在于：所述光热转换层选用材料包括氧化硅、氮化硅、碳纳米管、聚酰亚胺、金属薄膜，所述光热转换层选用膜层结构包括单层薄膜或复合薄膜。

7.如权利要求6所述的一种具有重心支撑结构的光热换能器，其特征在于：所述光热转换层的最小面积不小于4μm²，组成阵列时相邻图形之间的距离不小于1μm。

8.如权利要求7所述的一种具有重心支撑结构的光热换能器，其特征在于：所述衬底具有较好的导热系数和机械稳定性，所述导热系数＞30W/(m·K)。