Lograr absorción solar superior al 97 % de 350–1200 nm con diseño de resonador dual de alta pérdida

Resumen

La absorción de banda ancha eficiente de radiación solar es deseable para desalinización de agua de mar, anti-hielo y otras aplicaciones de energía renovable. Proponemos la idea de superponer dos resonancias de alta pérdida para ampliar los anchos de banda de un absorbedor de pocas capas, compuesto por capas dieléctrico/metal/dieléctrico/metal. Tanto la simulación como el experimento muestran que la estructura tiene una eficiencia de absorción media superior al 97 % en longitudes de onda de 350 a 1200 nm. El ancho de banda de absorción mayor al 90 % alcanza 1000 nm (410–1410 nm), superior al de absorbedores planos MIM previos (≤ 750 nm). Especialmente, la absorción media de 350 a 1000 nm se mantiene por encima del 90 % a un ángulo de incidencia de 65°, y aún por encima del 80 % incluso a 75°. El rendimiento de insensibilidad angular es mucho mejor que el de absorbedores solares de pocas capas previos. Los absorbedores flexibles de metasuperficie 1D no nobles se fabrican en un solo paso de evaporación. Bajo iluminación de lámpara halógena de P = 1,2 kW/m², la metasuperficie flexible aumenta su temperatura superficial en 25,1 K desde temperatura ambiente. Experimentos adicionales demuestran que la localización de calor derrite rápidamente el hielo acumulado. Nuestra intensidad de iluminación (P = 1,2 kW/m²) es solo la mitad de la (P = 2,4 kW/m²) en estudios previos de anti-hielo solar basados en metasuperficies de partículas de oro/TiO₂, indicando que nuestra metasuperficie es más ventajosa para aplicaciones prácticas. Nuestros resultados ilustran una vía efectiva hacia absorbedores de metasuperficie de banda ancha con propiedades atractivas de flexibilidad mecánica, bajo coste de metales no nobles y fabricación en gran área, con perspectivas prometedoras en aplicaciones de aprovechamiento térmico solar.

Introducción

Un absorbedor óptico con alta y amplia absorción ha sido un objetivo científico y tecnológico importante [1-9] para muchas aplicaciones, incluyendo fotovoltaica térmica [10-15], generación de vapor [16, 17] y fotodetección [18]. En años recientes, los absorbedores de metamaterial/metasuperficie óptica, materiales estructurados artificialmente formados por arrays 2D de celdas unitarias sublongitud de onda, se han investigado y desarrollado ampliamente [1, 2], como nanocables densamente empaquetados [19], nanotubos [15], ranuras cónicas [20-22] y diseños piramidales [23, 24]. Aunque se han hecho enormes esfuerzos en mejoras de rendimiento de estos absorbedores basados en arrays 2D [25-37], la complejidad de fabricación de la mayoría de estas nanoestructuras, que requieren litografía de haz de electrones (EBL) [20], fresado con haz de iones enfocado (FIB) [23], nanoimpresión [22] o tecnología de litografía [24], dificulta su escalado.

Para resolver estos problemas, las metasuperficies 1D basadas en diseños planos libres de litografía se han convertido en tema de intensas investigaciones recientes [1, 5, 8, 25-27]. Recientemente, científicos demostraron la capacidad de absorción de configuraciones de pocas capas (como capa única de metal noble, aislante-metal (IM) y metal-aislante-metal (MIM)) [1, 8, 25-27, 38-48], favorables para acumulación local de calor absorbido. Primero, para configuraciones planares simples basadas en metales nobles (Au, Ag), los anchos de banda de absorción (A > 90 %) son menores de 500 nm porque la absorción se debe solo al efecto de polaritones de plasmones de superficie (SPP) [1-8]. Estos absorbedores basados en SPP también muestran propiedad intrínsecamente dependiente del ángulo debido a condiciones de coincidencia de momento [1-8]. Además, se propusieron y demostraron algunos absorbedores usando metales nobles basados en configuración planar IM o MIM mediante resonancia Fabry-Perot (FP). Sin embargo, para estos absorbedores planares (como Ge/Au [48] y Ag/Si/Ag [49]), los anchos de banda de absorción (A > 80 %) son generalmente menores de 300 nm debido al uso de una sola resonancia FP. Mientras tanto, el coste de material de metal noble en la mayoría de los absorbedores mencionados es elevado [1-8, 48, 50]. Recientemente, varios grupos usaron metales no nobles (como Mo o Cr) basados en nanoestructuras planares MIM para demostrar absorbedores ópticos [50, 51]. El absorbedor Mo/Al₂O₃/Mo basado en una sola resonancia Febry-Perot (FP) mostró absorción superior al 90 % de 400 a 900 nm [50]. El absorbedor Cr/Al₂O₃/Cr basado en una resonancia FP mostró absorción superior al 90 % de 400 a 1150 nm [51]. Para la mayoría de absorbedores planares de pocas capas reportados, el ancho de banda Δλ_BW (A > 90 %) en longitudes de onda visible-infrarrojo cercano es menor de 750 nm. Mientras tanto, para estas nanoestructuras planares MIM basadas en una resonancia FP, la eficiencia de absorción media en longitudes de onda 400–1000 nm caería por debajo del 90 % para ángulo de incidencia mayor a 40° bajo incidencia TE-polarizada. Tal característica espectral dependiente del ángulo es un inconveniente significativo, que dificulta la aplicabilidad práctica. Así, diseñar y realizar metasuperficies 1D de pocas capas no nobles para lograr absorción omnidireccional, de banda ancha y eficiente es un reto necesario para aplicaciones prácticas.

Aquí proponemos y demostramos experimentalmente una metasuperficie 1D de pocas capas no nobles, que superpone dos resonadores de alta pérdida para ampliar anchos de banda (Δλ_BW) de absorbedores. La metasuperficie 1D de pocas capas no nobles consiste en capas finas dieléctrico/metal/dieléctrico sobre una película metálica gruesa, y comprende dos resonadores de alta pérdida. Gracias a la superposición de los dos resonadores de alta pérdida, la eficiencia de absorción media de nuestra metasuperficie propuesta supera el 97 % en longitudes de onda de 400 a 1200 nm. Los anchos de banda de absorción (A > 90 %) alcanzan 1000 nm (410–1410 nm), superior al de absorbedores planos MIM previos (Δλ_BW = 750 nm [51]) [1-8, 48, 50]. Además, la absorción media para un amplio rango de ángulos de incidencia hasta 0–65° supera el 90 % en longitudes de onda de 350 a 1000 nm. Esto hace nuestros absorbedores más beneficiosos para aplicaciones prácticas comparados con absorbedores planos MIM previos [1-8, 48, 50], cuya eficiencia de absorción media en 400–1000 nm caería por debajo del 90 % para ángulo de incidencia mayor a 40° bajo incidencia TE-polarizada. La metasuperficie se fabrica en un solo paso de deposición por haz de electrones sobre sustrato de vidrio y sustrato flexible PET. Los espectros de absorción medidos de la metasuperficie no noble coinciden bien con los resultados de simulación. Debido a la eficiente absorción óptica y conversión de energía fototérmica en la capa de absorción ultra-fina (grosor = 10 nm), la metasuperficie no noble exhibe un aumento de temperatura (ΔTe = 25,1 K) bajo iluminación de fuente halógena (P = 1,2 kW/m²). El aumento de temperatura (ΔTe = 25,1 K) es superior al de absorbedores solares recientes basados en metasuperficie de partículas de oro (ΔTe = 12 °C bajo P = 2,4 kW/m²) [48] y metasuperficie plasmonica oro/níquel (ΔTe = 8 °C bajo P = 1,2 kW/m²) [49]. Para aplicaciones prácticas, demostramos que la metasuperficie es capaz de remover hielo bajo fuente halógena (P = 1,2 kW/m²). Esto es más eficiente comparado con trabajo previo de anti-hielo solar basado en metasuperficie de partículas oro/TiO₂ usando fuente halógena con P = 2,4 kW/m² [48]. La fabricación libre de litografía de nuestra metasuperficie 1D de pocas capas es fácil de escalar, facilitando su uso extensivo en aplicaciones foto-térmicas prácticas.

Diseño y métodos

La metasuperficie 1D de pocas capas diseñada consiste en capas finas aislante/metal (alta pérdida)/aislante sobre una película metálica gruesa, como se muestra en Fig. 1a. Los grosores de las tres capas finas superiores son h₁, h_m y h₂, respectivamente. La luz incidente puede reflejarse hacia adelante y atrás en la interfaz dieléctrico-aire y dieléctrico-metal en la nanoestructura planar IM, construyendo un resonador [48], como se muestra en Fig. 1b (Resonador 1). La longitud del Resonador 1 es h₁. De igual modo, la nanoestructura planar metal (alta pérdida)/aislante/metal (alta pérdida) es también un resonador [49-51] (denotado Resonador 2 en Fig. 1c), y su longitud es h₂. La condición de resonancia de los dos resonadores es:

$$2\left( \frac{2\pi}{\lambda_{\text{res}}} \right)n_i t_i + \emptyset_b + \emptyset_t = 2\pi m$$ (1)

Diseño de metasuperficies 1D de pocas capas

Aquí, λ_res es la longitud de onda de resonancia. n_i y t_i son el índice de refracción y grosor de la capa aislante, respectivamente. m es un número entero que determina el orden del modo resonante. Φ_b y Φ_t son los cambios de fase adquiridos en las dos reflexiones. Basado en la Ec. (1), al aumentar t_i, la longitud de onda de resonancia λ_res se desplaza hacia el rojo. Además, al aumentar el grosor (t_i) de la capa aislante, aumenta el número de modos resonantes. Para aumentar la absorción y ampliar el ancho de banda operacional (Δλ_BW) de los resonadores, se emplean materiales metálicos de alta pérdida tanto en la capa metálica superior como inferior. Como sabemos, hay muchos materiales de alta pérdida en la naturaleza, como Ti, W y Ni. Estos materiales son baratos. Aquí se elige Ti como metal de alta pérdida (segunda y cuarta capa). Se elige una capa de MgF₂ como primera y tercera capa. Otros dieléctricos similares como SiO₂, TiO₂ y polímeros también pueden usarse como capas dieléctricas.

Para probar que la estructura de la Fig. 1a tiene dos resonadores, se simulan y representan los espectros de absorción de las estructuras planares IM y MIM de las Figs. 1b, c, respectivamente. La absorción de la metasuperficie puede calcularse usando A = 1 − R − T. Se realiza el método de diferencias finitas en dominio temporal bidimensional (FDTD) para simular la estructura propuesta. Luz incidente normal incide en dirección negativa z con polarización en dirección x. El tamaño de malla se fija en 1 nm. Condiciones de frontera periódicas se aplican en direcciones x e y. Capas perfectamente adaptadas (PML) se implementan en los bordes superior e inferior del modelo. Para los valores de permitividad de materiales dieléctricos y metálicos, se emplean datos experimentales de [53]. En el experimento, la metasuperficie diseñada se fabrica usando un evaporador de haz de electrones. Los espectros de transmisión (T) y reflexión (R) ópticos de la metasuperficie se miden con un espectrofotómetro Shimadzu UV3600.

Resultados de simulación y discusión

Para la estructura IM en Fig. 1b, la estructura planar MgF₂/Ti se coloca sobre sustrato MgF₂, y el grosor (h_m) de la capa Ti es 10 nm. Como se muestra en Fig. 2a, al aumentar el grosor de la capa dieléctrica, se observa que el número de modos de resonancia en la estructura de capas MgF₂/Ti aumenta gradualmente, coincidiendo bien con la Ec. (1). Esto indica que la estructura de capas MgF₂/Ti en Fig. 1b es un resonador [48]. Mientras tanto, también encontramos que el modo de resonancia inferior (correspondiente a menor grosor de capa dieléctrica) tiene mayor ancho de banda (Δλ_BW). Para la estructura MIM en Fig. 1c, el grosor (h₂) de la capa Ti superior se diseña a 10 nm, mientras que el Ag inferior es infinito para bloquear la luz transmitida. De igual modo, vemos comportamiento de resonancia obvio, y el modo de resonancia de orden inferior tiene mayor ancho de banda (Δλ_BW), como se muestra en Fig. 2b.

a Espectros de absorción simulados de la estructura de capas MgF₂/Ti/MgF₂ con diferentes h₁. b Espectros de absorción simulados de la estructura Ti/MgF₂/Ti con diferentes h₂. c Espectros simulados de absorción/transmisión/reflexión de la metasuperficie consistente en capas MgF₂/Ti/MgF₂/Ti sobre sustrato. d Cálculos de densidad de disipación de potencia para la estructura en longitudes de onda de los dos picos de absorción

Para obtener un espectro de absorción de banda ancha, tanto el Resonador 1 como el Resonador 2 operan en el modo resonante de orden inferior seleccionando razonablemente el grosor (h₁ = 105 nm, h₂ = 95 nm) de las dos capas dieléctricas (acoplamiento de fase). Como la reflectividad de la interfaz dieléctrico-aire y dieléctrico-metal es relativamente baja, el modo resonante fundamental tiene alta pérdida óptica. La Figura 2c grafica los resultados de simulación de la absorción (línea roja continua) de la metasuperficie en longitudes de onda visible e infrarrojo cercano de 350 a 1500 nm. Debido a la existencia de dos resonadores, hay dos picos de absorción en longitud de onda más corta (alrededor de 470 nm) y más larga (alrededor de 790 nm), como se muestra en Fig. 2c. Estos dos picos resonantes se desvían ligeramente de los picos de los resonadores aislados, debido a la interacción entre los dos resonadores. Gracias a la superposición de los resonadores, la metasuperficie 1D de pocas capas tiene una eficiencia de absorción media superior al 97 % en longitudes de onda de 350–1200 nm. El ancho de banda operativo (A > 90 %) de Δλ_BW = 1000 nm es mayor que los (Δλ_BW ≤ 750 nm) de absorbedores solares previos basados en estructuras IM y MIM [1-8].

Para verificar el mecanismo físico de los absorbedores de metasuperficie 1D, se calculan los mapas de distribución de densidad de disipación de potencia en los dos picos de absorción, y los resultados se muestran en Fig. 2d. Como era de esperar, la luz incidente se absorbe principalmente en la capa absorbente fina (metal de alta pérdida). Además, para probar la efectividad y universalidad del diseño estructural propuesto, también simulamos el rendimiento de metasuperficies con otros metales de alta pérdida. Por ejemplo, los resultados de simulación de absorción, transmisión y reflexión de metasuperficies no nobles usando otros metales (W, Ni, Cr) se muestran en Archivo adicional 1: Fig. S1. En la simulación, los materiales de la primera y tercera capa son MgF₂. La metasuperficie usando W también tiene absorción media superior al 97 % en longitudes de onda de 350 a 1000 nm.

Los espectros de absorción de metasuperficies con diferentes grosores de capa absorbente se calculan y discuten en Fig. 3a. El absorbedor de metasuperficie mantiene su absorción media superior al 90 % en longitudes de onda de 400-1200 nm dentro de un amplio rango de grosor de la capa absorbente fina (6 nm < d_m < 16 nm). El resultado indica que un alto rendimiento de absorción puede lograrse en un amplio rango de grosor de capa absorbente fina, lo que es propicio para fabricación conveniente. Sin embargo, trabajos previos usando solo un resonador requieren alta precisión en el grosor de la capa absorbente fina para una condición de acoplamiento crítico y lograr absorción eficiente.

a Espectros de absorción simulados de la estructura de metasuperficie con diferentes h_m. b–c Espectros de absorción dependientes del ángulo del absorbedor de metasuperficie bajo luces b TE-polarizada y c TM-polarizada, respectivamente. d Absorbancia media de 350 a 1000 nm a varios ángulos de incidencia de 0° a 80° de luces TE y TM. e Eficiencias calculadas de conversión solar-térmica (C = 1000) a varios ángulos de incidencia de 0° a 80° de luces TE y TM

La dependencia del ángulo y polarización es también un criterio importante para evaluar un absorbedor óptico, por lo que calculamos sus espectros de absorción bajo diferentes ángulos de incidencia para modos transversal eléctrico (TE) y transversal magnético (TM), como se muestra en Figs. 3b, c. La absorción media en longitudes de onda de 350 a 1000 nm también se calcula y representa en Fig. 3d. Claramente vemos que la absorción media en 350–1000 nm se mantiene por encima del 90 % a ángulo de incidencia de 65°. Su absorción media disminuye ligeramente con el aumento de ángulos de incidencia y aún alcanza 80 % para ángulos hasta 75° bajo luces TE y TM. Para absorbedores planares de pocas capas previos basados en un resonador, la eficiencia de absorción media en 400–1000 nm caería por debajo del 90 % para ángulo de incidencia mayor a 40° bajo incidencia TE [1-8, 48, 50]. Estos resultados muestran que esta metasuperficie posee el mejor rendimiento de independencia angular comparado con absorbedores planares de pocas capas previos [1-8]. La razón es que la mayoría de absorbedores planares de pocas capas reportados se basan en un solo mecanismo de absorción. Sin embargo, la absorción en nuestro absorbedor se basa en la superposición de dos resonadores de alta pérdida. Basado en los espectros de absorción simulados, calculamos la eficiencia de conversión solar-térmica η, como sigue [52]:

$$\Delta = E_{\alpha} - E_R = \frac{C \times \smallint d\lambda \alpha(\lambda) E_{\text{solar}}(\lambda) - \smallint d\lambda \alpha(\lambda) E_B(\lambda)}{C \times \smallint d\lambda E_{\text{solar}}(\lambda)}$$ (2)

donde E_α es la absorbancia solar total; E_R es la pérdida por radiación térmica; E_solar es la irradiación solar espectral; E_B (λ, T_A) es la radiación de cuerpo negro a temperatura T_A; y C es el factor de concentración, usualmente del orden de 1 a 1000 [52]. Los resultados calculados se muestran con líneas continuas en Fig. 3e. El absorbedor alcanza η_{solar térmica} > 0,9 bajo luz TE-polarizada con ángulo de incidencia θ ≤ 60°, como se muestra en Fig. 3e. Mientras tanto, el absorbedor mantiene η ≥ 0,9 bajo luz TM-polarizada con θ ≤ 55°, como en Fig. 3e. Este rendimiento es mejor que el de absorbedores solares previos [52]. η con varios ángulos de incidencia en Ref. [52] se representa con línea punteada en Fig. 3e. Para polarización TM, η de nuestro absorbedor es aproximadamente 20 % mayor que el de [52]. Estos resultados revelan que la absorción óptica de nuestra metasuperficie no solo es de banda ancha sino también de ángulo amplio.

Resultados experimentales y discusión

Para validar el absorbedor de metasuperficie 1D propuesto, fabricamos la metasuperficie diseñada usando solo un evaporador de haz de electrones. La capa inferior de Ti (150 nm), un espaciador de MgF₂ (95 nm), una capa fina absorbente de Ti (10 nm) y una capa de MgF₂ (105 nm) se depositan sobre sustrato de vidrio. La imagen del absorbedor fabricado se muestra en Fig. 4a, observándose que la muestra es totalmente negra. Luego, se miden los espectros de transmisión (T) y reflexión (R) ópticos de la metasuperficie en longitudes de onda de 350–1500 nm con un espectrofotómetro Shimadzu UV3600 acoplado a esfera integradora (ISR-3100). La absorción (A) se calcula por A = 1–R–T. Claramente vemos un espectro de absorción de banda ancha con dos picos de absorción, mostrando buena concordancia entre resultados de simulación en Fig. 2c y experimentales en Fig. 4b. La absorción media de resultados experimentales supera el 97 % en longitudes de onda de 350 a 1200 nm. El BW (Δλ_BW) de absorción mayor al 90 % alcanza 1030 nm (350–1380 nm), superior al de absorbedores planares IM y MIM previos (Δλ_BW = 750 nm [51]) [2-17].

a Fotografía de la metasuperficie sobre sustrato de vidrio. b Espectros experimentales de absorción/transmisión/reflexión de estructura de metasuperficie. c Fotografía de metasuperficie flexible sobre sustrato PE. d Espectros experimentales de absorción/transmisión/reflexión de metasuperficie flexible. e Espectros experimentales de absorción dependientes del ángulo de absorbedor de metasuperficie bajo luz no polarizada. f Absorción media experimental en longitudes de onda de 350 a 1000 nm a varios ángulos de incidencia de 0° a 70° de luz no polarizada

Además, también depositamos la estructura de metasuperficie sobre sustrato flexible (PE, polietileno), y la Fig. 4c muestra la imagen de la muestra flexible fabricada, que también es negra. Las propiedades ópticas de la muestra flexible también se midieron y representan en Fig. 4d, obteniéndose absorción media superior al 95 % en longitudes de onda de 350–1100 nm. La pequeña diferencia de absorción en longitudes de onda cortas entre Figs. 4b, d se debe a que es un poco difícil asegurar alta precisión en el grosor de metal/dieléctrico en procesos de deposición. Como se muestra en Fig. 4e, también medimos los espectros de absorción bajo diferentes ángulos de incidencia con luz no polarizada. Los resultados experimentales muestran que nuestro absorbedor es insensible al ángulo de incidencia, consistente con resultados de simulación. La absorción media medida en 350–1000 nm a varios ángulos de 0° a 70° también se muestra en Fig. 4f. La absorción media medida en 350–1000 nm se mantiene por encima del 90 % a ángulo de incidencia de 65°, en buen acuerdo con el resultado de simulación en Fig. 3d. Nótese que, para absorbedores planares de pocas capas reportados basados en un resonador, la eficiencia de absorción media en 400–1000 nm caería por debajo del 90 % para ángulos de incidencia mayores a 40° bajo incidencia TE [1-8, 48, 50].

Para evaluar el potencial de nuestra metasuperficie en aplicaciones foto-térmicas, también caracterizamos su propiedad de calentamiento por luz. Usamos una fuente halógena de banda ancha y registramos el aumento de temperatura de una muestra de metasuperficie con un termómetro infrarrojo XINTEST-HT18. La potencia de la fuente halógena se midió con un fotómetro XINBAO-SM206 en el experimento siguiente. En Fig. 5a se ve claramente que los calores generados están altamente confinados alrededor de la muestra de metasuperficie. La metasuperficie flexible aumenta su temperatura superficial en 25,1 K desde temperatura ambiente bajo luz halógena de P = 1,2 kW/m². El aumento de temperatura superficial es superior al de absorbedores solares recientes basados en metasuperficie de partículas de oro (A = 83 %, ΔT_e = 12 °C, P = 2,4 kW/m²) [54] y metasuperficie plasmonica oro/níquel (ΔT_e = 8 °C, P = 1 kW/m²) [55]. Además, Figs. 5b, c muestran secuencias representativas de imágenes de una gota de agua congelada sobre muestras de metasuperficie y vidrio. Primero, se deposita y congela una gota de agua en la superficie de una metasuperficie y vidrio. Luego, una lámpara halógena (P ≈ 1,2 kW/m²) ilumina la superficie con la gota congelada adherida a la metasuperficie o vidrio. Para la muestra de metasuperficie, la gota comienza a deslizarse tras 40 s y se elimina completamente en ~75 s. En cambio, no se ven cambios en la gota congelada sobre vidrio bajo la misma iluminación. Nótese que la intensidad de iluminación (P = 1,2 kW/m²) en nuestro trabajo es solo la mitad de la (P = 2,4 kW/m²) en estudios previos de anti-hielo solar basados en metasuperficies de partículas oro/TiO₂ [54], indicando que nuestra metasuperficie es más ventajosa para aplicaciones prácticas.

a Imagen térmica de un absorbedor de metasuperficie. b Instantáneas representativas de una gota de agua congelada sobre metasuperficie y vidrio iluminados

Conclusiones

En resumen, se propuso una estrategia de diseño eficiente para lograr absorbedores de banda ancha basados en metasuperficie 1D no noble, consistente en capas dieléctrico/metal/dieléctrico/metal. Gracias a la superposición de dos resonadores de alta pérdida, se logró absorción media superior al 97 % en longitudes de onda de 350–1200 nm. El ancho de banda de absorción mayor al 90 % alcanzó 1000 nm (410–1410 nm), superior al de absorbedores planos MIM previos (≤ 750 nm) [1, 5, 8, 25-27]. La metasuperficie se fabricó por simple deposición por haz de electrones, posibilitando aplicaciones en gran área. Resultados de simulación y experimento mostraron que la absorción de banda ancha de nuestros absorbedores se mantuvo por encima del 90 % a ángulo de incidencia de 65° en rango de 350 a 1000 nm. Para absorbedores planares de pocas capas previos, la eficiencia de absorción media en 400–1000 nm caería por debajo del 90 % para ángulo de incidencia mayor a 40° bajo incidencia TE [1-8, 48, 50]. Además, la flexibilidad se demostró depositando la metasuperficie sobre sustrato flexible. La metasuperficie flexible aumentó su temperatura superficial en 25,1 K desde temperatura ambiente bajo lámpara halógena de P = 1,2 kW/m². Para aplicaciones prácticas, investigamos la capacidad de la metasuperficie flexible para remover hielo bajo lámpara halógena de P = 1,2 kW/m². Esta metasuperficie 1D con absorción de banda ancha y eficiente podría tener aplicaciones potenciales en anti-hielo impulsado por energía solar.

Disponibilidad de datos y materiales

Los conjuntos de datos generados y/o analizados durante el estudio actual están disponibles de los autores correspondientes bajo petición razonable.

Abreviaturas

BW:

anchos de banda

FDTD:

diferencias finitas en dominio temporal

IM:

aislante-metal

MIM:

metal-aislante-metal