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新加坡国立大学研制出具备优异光热转换特性的纳米涂层

2019.09.06 来自:Materials Views

光热转换是一种将光能(特别是将丰富的太阳光)转换为热能的技术。近些年,面对全球日益增长的能源需求以及化石能源消耗过程中所带来的环境问题,光热转换技术得到了越来越多人的关注。加之操作简易和材料选择丰富的优点,该技术已经广泛应用于海水淡化、光热致动、癌症治疗等领域。


最近,新加坡国立大学Chen Po-Yen课题组设计了一种普适性的方法,利用多种二维材料,通过两相界面热不稳定性,实现了仿生微/纳多级结构的高效构筑,获得了具有宽光谱高吸收及优异光热转换特性的纳米涂层。



为了实现良好的光热转换,大量具有宽光谱吸收能力的光热材料被开发出来。其中,随着具有独特且优异光电特性的二维纳米材料在近些年的快速发展,越来越多的研究者希望利用二维材料来实现高效的光热转换,但是根据菲涅耳方程,如何通过简便普适的方法减少二维材料所构建的涂层或薄膜的光反射问题,是必须面对的挑战。尽管一些现有工作通过多孔框架构筑、微阵列加工等方法减少了光的宽光谱反射,从而提高了光的吸收率和光热转换效率,但是这些微纳结构的加工方法还存在制备过程复杂繁琐、需要较高的能耗、不适于大规模制备、普适性不强等缺点。


面对这些困难,本工作设计了一种普适性的加工策略,利用多种二维材料(Ti3C2Tx MXene,rGO和MoS2)所构建的活性涂层,通过两相界面热不稳定性,实现了仿生微/纳多级结构的高效构筑与加工,获得了具有宽光谱高吸收(高达93.2%)及优异光热转换特性的纳米涂层,在一个太阳光照射下,仿生纳米涂层的温度可从室温升至58.2到62.6℃。最后,该仿生纳米涂层在太阳光水汽蒸发和可穿戴热管理两个领域,都展现出了优异的适用性。




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