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摘要多层球形颗粒复合材料具有由多种材料组合成多层结构，可以通过重复离心法、超声化学法等特殊方法制备，在生物化学医学等领域有广泛应用。本文简要介绍了多层球形颗粒的电磁场和产热密度的基本理论，简要分析了多层球形颗粒产热密度的可能影响因素，探究了变化球核介质和尺寸，壳层材料介质和厚度，中间层材料的改变对多层球形颗粒的产热影响。本毕业论文以 Au、Ag、Cu、SiO2为材料，建立了三层球形颗粒的模型，在可见光和近红外波段，对比了金属和非金属材料作为多层球形颗粒壳层的差异，分别改变外壳层厚度和核心尺寸大小探究其对内部场强和产热的影响，比较了中间材质的改变对多层球形颗粒产热的影响。非金属 SiO2和金属的光学特性差别较大，吸收产热比金属低。颗粒核心半径的改变对外层的产热分布有很大影响。最外层的厚度增加，则内部产热减少；在不同波长情况下，外层吸收产热增大，内部产热减少。19292
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关键字：多层 球形颗粒 电场强度 吸收产热
Title Heat production of the multilayer spherical Particles
Abstract
Multilayer composite spherical particles have a composition of
various materials ,in the field of biochemistry and medicine are widely
used.This paper introduces the basic theory of the electromagnetic field
and Heat flux of multilayer-spherical particles,a brief analysis of the
possible effects of multilayer-spherical particles heat production
factors,explores the changes in the nuclear sphere medium and size,medium
and thickness of the nanoshells, heat production changes on the
intermediate multilayer of the spherical particles as the material
changes.In this paper,Au, Ag, Cu, SiO2 as the material,model is created
multilayer-spherical particles ,in the visible and near-infrared
contrasts the difference between the metal and non-metallic materials of
the multilayer shell of spherical particles,and heat production changes
and the thickness of the core shell ,explores impact on the size of the
internal E-field strength and heat production,compares the effects of
changes in the middle of the multilayer material spherical particles heat
production.The optical properties and heat absorbing of non-metallic SiO2
is lower than the l metal Au, Ag, Cu.Heat core particle radius distribution
of the outer layer changes greatly.The thickness of the outermost layer
in creases causes the internal heat reduction;at different wavelengths,
while the absorption heat increases the outer layer,the internal heat
production reduces.
Keywords： Multilayer spherical particles E-field heat production
目 次
1绪论 1
1.1 研究背景与意义 1
1.2 国内外研究现状2
1.3 主要内容与框架3
2 多层球形颗粒辐射产热的基本理论4
2.1 材料光学常数和特性4
2.2 电场网格离散化5
2.3 软件CST2009介绍 7
2.4 基本模型的建立 7
2.5 场强的监测和场强计算8
2.6 产热密度的计算9
3 多层球形颗粒内辐射产热的影响因素分析 11
3.1 核心尺寸以及核内介质材料的影响 11
3.2 外壳层材料和厚度的影响 18
3.3 中间层材料的影响 23
3.4 可见光和近红外波长的影响 26
结论 30
致谢 31
参考文献 32
1 引言
1.1 研究背景和意义
纳米颗粒又被称为超微颗粒材料，尺寸一般在 1-100nm，自上世纪 80 年代
研制成功以来，因其表面效应和尺寸效应备受关注。粒子的辐射换热问题在动力
工程、工业炉气、大气科学、黑灰等领域也有广泛的研究背景，球形粒子作为纳
米颗粒的近似和理想化模型，在辐射产热分析方面也越来越受到重视。