新加坡國立大學研制出具備優異光熱轉換特性的納米涂層
發布者:lzx | 來源:Materials Views | 0評論 | 1874查看 | 2019-09-05 19:04:21    

光熱轉換是一種將光能(特別是將豐富的太陽光)轉換為熱能的技術。近些年,面對全球日益增長的能源需求以及化石能源消耗過程中所帶來的環境問題,光熱轉換技術得到了越來越多人的關注。加之操作簡易和材料選擇豐富的優點,該技術已經廣泛應用于海水淡化、光熱致動、癌癥治療等領域。


最近,新加坡國立大學Chen Po-Yen課題組設計了一種普適性的方法,利用多種二維材料,通過兩相界面熱不穩定性,實現了仿生微/納多級結構的高效構筑,獲得了具有寬光譜高吸收及優異光熱轉換特性的納米涂層。


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為了實現良好的光熱轉換,大量具有寬光譜吸收能力的光熱材料被開發出來。其中,隨著具有獨特且優異光電特性的二維納米材料在近些年的快速發展,越來越多的研究者希望利用二維材料來實現高效的光熱轉換,但是根據菲涅耳方程,如何通過簡便普適的方法減少二維材料所構建的涂層或薄膜的光反射問題,是必須面對的挑戰。盡管一些現有工作通過多孔框架構筑、微陣列加工等方法減少了光的寬光譜反射,從而提高了光的吸收率和光熱轉換效率,但是這些微納結構的加工方法還存在制備過程復雜繁瑣、需要較高的能耗、不適于大規模制備、普適性不強等缺點。


面對這些困難,本工作設計了一種普適性的加工策略,利用多種二維材料(Ti3C2Tx MXene,rGO和MoS2)所構建的活性涂層,通過兩相界面熱不穩定性,實現了仿生微/納多級結構的高效構筑與加工,獲得了具有寬光譜高吸收(高達93.2%)及優異光熱轉換特性的納米涂層,在一個太陽光照射下,仿生納米涂層的溫度可從室溫升至58.2到62.6℃。最后,該仿生納米涂層在太陽光水汽蒸發和可穿戴熱管理兩個領域,都展現出了優異的適用性。

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