电子科学与技术学院陈焕阳教授在Physical Review Letters上发表重要成果并被Nature亮点报道
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发布时间: 2018-09-18 浏览次数: 1352

近日,电子科学与技术学院陈焕阳教授课题组联合浙江大学王振宇课题组在水波能量收集研究方面取得重要突破,相关成果以“Concentrators for Water Waves”为题在线发表在《物理评论快报》杂志(PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2018, 121,104501)。物理评论快报作为世界一流的物理期刊,自1958年出刊以来刊登过众多诺贝尔奖获得者和杰出科学家的开创性研究成果,所刊论文涵盖基础、应用和跨学科物理研究的所有主题,极具影响力和创新性,现已涵盖130多个国家的重要研究内容,2017年度影响因子为8.839。

自然界中存在储量巨大的水波能量资源,厦门等沿海城市拥有天然的海浪水波储能,收集和利用海浪能量却存在效率低下等诸多问题。比如海浪发电中大面积铺设能量转换装置是不现实的,如何高效便利地收集和利用水波能量一直是阻碍水波研究进一步发展的重要课题。最近,我校陈焕阳教授课题组联合浙江大学王振宇教授课题组,利用变换光学(Transformation optics)中能量收集器的设计思路,发明了一种新型结构来收集水波的能量,这种结构可以很好地将大面积水波的能量集中到一个很小的区域,更高效地收集能量。这种新方案的提出为水波研究提供了新思路和新方法,而这种新结构在海洋工程建设方面发挥的作用也将备受期待。

该论文在原有光学集中器和水波研究基础上,利用变换光(Transformation optics)和法布里-珀罗谐振原理(Fabry-Pérot resonances),设计了一种薄板径向堆砌而成的圆柱形水波能量集中器,水波只要满足法布里-珀罗“光学”上的半波长的整数倍,薄板构成的谐振腔就可保证能量全部进入到中心区域,能量聚集到一个只占到原来面积1/3的中心区域,装置中心收集的水波峰值可以达到原来水波峰值的3.4倍,并且几乎没有水波的反弹损耗,这意味着这种设计在根本上保证水波的能量无损收集。该方法实现的水波集中器易于设计,水波集中效率高,几乎没有反射损耗。

焕阳教授及其合作者希望尽快开始将这些实验结果扩展到海浪能量利用中去。他说:“这项研究是海滨工程应用的重要一步,我们希望不久的将来它会在厦门实现更大的应用”。

该成果入选杂志编辑推荐,被APS的Physics以“More Energy from Ocean Waves”为题聚焦报道,并被Nature以“Water waves grow tall with help from a trick of light”为题亮点报道。我校陈焕阳教授和浙江大学王振宇教授为共同通讯作者,并和柳清伙教授有诸多合作,双方课题组在理论和实验上紧密配合圆满完成。这项工作在国家优青项目、面上项目、国家重点研发计划以及校长基金等的资助下完成。

论文链接:https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.104501

Physics聚焦报道链接:https://physics.aps.org/articles/v11/89

Nature亮点报道链接:https://www.nature.com/articles/d41586-018-06685-7

(电子科学与技术学院)

责任编辑:曹熠婕

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