在一期英国《新科学家》杂志的报道中,两位中国顶尖科学家成功研发出一种能够吸收周围光线的人造电磁“黑洞”。这一创新技术的诞生,或许将为太阳能转换领域带来一场全新的革命。
这个被命名为“光学黑洞”的装置,不同于宇宙中那些依靠巨大质量产生强大引力来吞噬光线的自然黑洞。相反,它模拟了宇宙黑洞某些特性的理论设计,创造出一个在微波频率下运作的“人造黑洞”。这个装置不仅能够吸收光线,还能将光能转化为热能。
该装置的设计灵感源于普渡大学的伊维根?纳瑞马诺维和亚历山大?基尔迪谢维的论文。他们提出了一种理论设计方案,即通过模拟宇宙黑洞的某些特性来制造一个可以使光线向其中心弯曲的装置。这个装置由同心圆外壳围绕中心核构成,类似于圆柱形的结构。光线向内弯曲的关键在于装置的介电常数,这种材料特性对电磁波的电成分产生影响。
东南大学的科学家崔铁军和陈强将这一理论付诸实践,制造出了一个在微波频率下运作的“黑洞”。这个装置由60个同轴环构成,每个环都由复杂的电路板组成。崔铁军表示,当电磁波遇到这个装置时,它们会被捕获并引导进入装置的中心核,在那里被转化为热能。这种转化过程与宇宙黑洞吞噬光线并转化为热能的方式相似。崔铁军表示,“我们的光学黑洞有望在不久的将来得到实际应用。”这意味着在不远的将来,我们可以用这种装置来收集阳光并转换为电能。崔铁军相信他们的团队有能力克服所有的技术挑战。他认为,“尽管可见光的波长比微波短得多,需要更精细的同轴环结构来吸收可见光,但我们有能力攻克这个难关。”一旦这项技术成功应用于可见光的吸收和转换,将极大地改变太阳能收集的方式。现在需要反射镜聚集的阳光散射过于严重的区域也能得到有效利用。光学黑洞将能够吸收所有阳光并将其直接传输到中心的太阳能电池中。纳瑞马诺维对此表示,“如果这种人造黑洞试验成功,我们将能够摆脱对反射镜的依赖来收集太阳光。”这不仅将大大提高太阳能利用率,也将为未来的能源产业带来革命性的变革。这项技术的成功实践不仅令人印象深刻,而且展示了中国在科技创新领域的实力和潜力。