| 摘要 | 第4-6页 |
| Abstract | 第6-9页 |
| Nomenclature | 第13-17页 |
| Chapter 1 Introduction | 第17-57页 |
| 1.1 Background | 第17-20页 |
| 1.2 Introduction to porous materials | 第20-28页 |
| 1.2.1 Properties of porous materials | 第21页 |
| 1.2.2 Macroporous materials | 第21-22页 |
| 1.2.3 Mesoporous materials | 第22-23页 |
| 1.2.4 Microporous materials | 第23-24页 |
| 1.2.5 Polymers nanoporous materials | 第24页 |
| 1.2.6 Natural and artificial porous materials | 第24-28页 |
| 1.3 Basic factors affecting porous materials | 第28-46页 |
| 1.3.1 Porosity | 第28-30页 |
| 1.3.2 Pore size | 第30-38页 |
| 1.3.3 Pore morphology | 第38-42页 |
| 1.3.4 Specific surface area | 第42-46页 |
| 1.4 Research progress on porous materials in solar energy systems | 第46-50页 |
| 1.5 Thesis scope | 第50-51页 |
| 1.6 Research content | 第51-54页 |
| 1.7 Thesis organization | 第54-57页 |
| Chapter 2 Principles of photonic crystals and computational methods | 第57-92页 |
| 2.1 Introduction | 第57-59页 |
| 2.2 Configuration of photonic crystals | 第59-66页 |
| 2.2.1 One dimensional photonic crystals | 第60-62页 |
| 2.2.2 Two dimensional photonic crystals | 第62-64页 |
| 2.2.3 Three dimensional photonic crystals | 第64-66页 |
| 2.3 Characterization of photonic band gap | 第66-68页 |
| 2.3.1 Dispersion Relation | 第67页 |
| 2.3.2 Ideal case of reflectance and transmittance spectrum | 第67-68页 |
| 2.4 Photonic band calculations | 第68-71页 |
| 2.4.1 Maxwell's equations | 第68-69页 |
| 2.4.2 Floquet–Bloch theorem,reciprocal lattice, and Brillouin zones | 第69-71页 |
| 2.5 Plane wave expansion method | 第71-74页 |
| 2.6 Finite-difference time-domain method | 第74-86页 |
| 2.6.1 Maxwell's equations discretization | 第76-80页 |
| 2.6.2 Dielectric function | 第80-81页 |
| 2.6.3 Initial and boundary conditions | 第81-85页 |
| 2.6.4 FDTD method stability | 第85-86页 |
| 2.7 Transfer matrix method | 第86-91页 |
| 2.7.1 Formulation of the TMM for isotropic structures | 第86-88页 |
| 2.7.2 Extension of the method for anisotropic components structures | 第88-91页 |
| 2.8 Summary | 第91-92页 |
| Chapter 3 Optical Characteristics through porous materials based photonic crystals | 第92-138页 |
| 3.1 Introduction | 第92页 |
| 3.2 Near-infrared transmission spectra of porous Si/Al2O3 PhC | 第92-105页 |
| 3.2.1 Physical structure | 第94-95页 |
| 3.2.2 Effective refraction index versus porosity (Bruggeman model) | 第95-97页 |
| 3.2.3 Numerical TMM for multilayer 1D PhC | 第97-99页 |
| 3.2.4 Discussion | 第99-105页 |
| 3.3 Limitation of optical properties in pSi photonic crystals | 第105-121页 |
| 3.3.1 Physical model | 第105-106页 |
| 3.3.2 Lumerical FDTD solutions and boundary conditions | 第106页 |
| 3.3.3 Physical structure and simulation setup | 第106-107页 |
| 3.3.4 Discussion | 第107-121页 |
| 3.4 Optical characteristics of metallo-dielectric nanostructure | 第121-136页 |
| 3.4.1 Physical model | 第123-124页 |
| 3.4.2 Visible region optical spectra of composite Ag-pSi dielectric film | 第124-129页 |
| 3.4.3 Near-infrared optical spectra of composite Ag-pSi dielectric film | 第129-136页 |
| 3.5 Summary | 第136-138页 |
| Chapter 4 Thermal radiation in porous materials based photonic crystals | 第138-163页 |
| 4.1 Introduction | 第138-139页 |
| 4.2 Theoretical tools of photonic density of states | 第139-142页 |
| 4.3 Spectral energy density versus DOS in statistical physics approach | 第142-143页 |
| 4.4 Spectral energy density on the basis of porous Si PhCs | 第143-152页 |
| 4.4.1 Conjugate PWE & Fourier expansion method | 第143-146页 |
| 4.4.2 Discussion of SED in porous Si PhCs | 第146-152页 |
| 4.5 Thermodynamic properties in porous Si photonic crystals | 第152-160页 |
| 4.5.1 Thermodynamic concepts as function of DOS in thermal radiation field | 第152-153页 |
| 4.5.2 Discussion of thermodynamic properties in porous Si PhCs | 第153-160页 |
| 4.6 Summary | 第160-163页 |
| Chapter 5 Heat transfer characteristics in biphasic system porous materials | 第163-180页 |
| 5.1 Introduction | 第163-164页 |
| 5.2 Physical modeling of biphasic porous materials | 第164-165页 |
| 5.3 Energy equation for transient conduction in biphasic system | 第165-167页 |
| 5.4 Thermal lattice Boltzmann method (TLBM) | 第167-168页 |
| 5.4.1 Lattices and the Dn Qm models | 第167-168页 |
| 5.4.2 Numerical principle of 2D lattice Boltzmann method | 第168页 |
| 5.5 D2Q9-LBM for heat conduction in biphasic system | 第168-171页 |
| 5.5.1 Discretization of LBM & BGK approximation | 第168-170页 |
| 5.5.2 Boundary conditions treatment | 第170-171页 |
| 5.6 Analytical modeling of ETC of biphasic porous materials | 第171-172页 |
| 5.7 Normalization of ETC in biphasic porous materials | 第172页 |
| 5.8 Discussion | 第172-178页 |
| 5.9 Summary | 第178-180页 |
| Chapter 6 Conclusions and recommendations for future research | 第180-186页 |
| 6.1 Conclusion | 第180页 |
| 6.2 Author's contribution | 第180-184页 |
| 6.3 Future work | 第184-186页 |
| References | 第186-209页 |
| List of Publications | 第209-213页 |
| Acknowledgements | 第213-215页 |
| Resume | 第215-216页 |
