Grundlagen des Nahfeldwärmeübertrags

Grundlagen des Nahfeldwärmeübertrags

Makroskopische Wärmestrahlung wird durch das Plancksche Strahlungsgesetz für Schwarzkörperstrahlung beschrieben. Weniger gut erforscht ist der Wärmeübertrag in dem Regime, bei dem die Abstände in der Größenordnung der thermischen Wellenlängen liegen (ca. 10 µm bei Zimmertemperatur). Hier liegen neben den propagierenden Moden des Fernfelds auch so genannte evaneszente Moden vor, die an die Oberfläche gebunden sind und von dieser eine exponentiell abfallende Amplitude haben. Konzeptionell kann man sich das analog zum Elektronentunneln vorstellen: Um die Stetigkeitsbedingung der Wellenfunktionen an Materialgrenzflächen erfüllen zu können, muss es exponentiell abklingende elektrische Felder an der Oberfläche geben. Bringt man einen zweiten Körper auf diesen Abstand heran, koppeln die elektromagnetischen Felder in diesen ein. Dadurch erhält man einen zusätzlichen Wärmeübetragskanal, der deutlich größer ist als der Wärmeübertrag durch das Fernfeld.
Darüber hinaus gibt es weitere messbare Effekte, die noch nicht ohne weiteres von der Theorie beschrieben werden. Ihre Messung stellt das Kerngebiet unserer Forschung dar.

(Stand: 20.04.2022)