专栏名称: 热辐射与微纳光子学

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多孔石墨烯光热转换研究

热辐射与微纳光子学 · 公众号 · · 2023-12-14 09:02

正文

转自光行天下

近日，中科院上海光机所高功率激光元件技术与工程部吴卫平研究员团队采用飞秒激光结合模板法，构筑了内部孔隙精准可控且独立支撑的多孔石墨烯薄膜，在自支撑多孔碳薄膜表面构筑三维阵列化石墨烯微结构，实现了光谱理想吸收、光热高效转换和热质输运有效调控等特性，相关研究成果“Freestanding Ultrathin Precisely Structured Hierarchical Porous Carbon Blackbody Film for Efficient Solar Interfacial Evaporation”发表在Solar RRL上，并入选期刊正封面。

太阳能驱动的界面蒸发为低碳能源利用、海水淡化和矿物提炼等提供了新的策略，可以实现低密度太阳能的高效、可持续获取和利用。微观结构和表/界面设计是实现光热转换、物质传导和热管理之间平衡的重要途径，但也是限制光热界面蒸发效率的重要因素。

研究人员采用模板法，制备了具有可调谐纳米孔的自支撑介孔碳薄膜，并将其用作太阳能光热蒸发的黑体吸收层。通过SEM-FIB（Scanning Electron Microscope-Focused Ion Beam）三维重构和X射线叠层相干衍射成像（X-ray ptychography imaging）技术，系统研究了孔隙结构对界面蒸发的影响规律。研究发现，平均孔径约为 300 nm 的分级多孔碳膜（厚度50 μm）表现出优异的光热蒸发性能，蒸发速率可达到1.96 kg m ⁻² h ⁻¹ 。