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超级太阳能石墨烯加热膜来自斯威本科技大学,悉尼大学和澳大利亚国立大学的 8名研究人员合作开发了一种实
出处:  录入日期:2019-07-15  点击数:248

     来自斯威本科技大学,悉尼大学和澳大利亚国立大学的 8名研究人员合作开发了一种实验性的2.5 cm x 5 cm x 90nm的太阳能加热膜,采用石墨烯基薄膜,在其光照广角60°,都能吸收自然光,其自然光吸收率约为85%。
  然而单个石墨烯层的光吸收率仅为2.3%,要有高的光吸收率,必须要用多层结构。然而,多层石墨烯结构很容易重叠变成石墨薄片,失去石墨烯的优异特性。这是一个挑战防止石墨烯恢复成石墨的的性能。他们通过用聚合物电介质层分离石墨烯层来克服这一点。
  首先他们使用PVD(物理气相沉积)法制备了,一种由200nm的银镜(为了将光反射回到器件中)和80nm厚的氧化硅间隔层构成的柔性基板。然后使用了湿化学自组装技术将石墨烯基超材料组装在一起,其中使用静电力交替地沉积带正电的聚合物电介质层和带负电的石墨烯 - 氧化物(GO)层。
  首先将带正电的聚合物层附着在基板上,然后是GO氧化石墨烯层,然后再是另一层聚合物和另一层石墨烯氧化物等等。正负电荷薄膜,正负电荷薄膜交替出现。它们相互吸引,因此材料可以进行自组装。他们只要将基材浸入氧化石墨烯溶液中,就可以自动进行装配。不仅如此,该技术不仅可以实现纳米级精度的薄膜厚度控制,还可以控制其均匀性。另一个优点,该技术不仅简单而且价格低廉,因为无需特殊设备。
  他们为达到最大化提高光吸收,采用了该技术重叠了30个GO石墨烯氧化层。然后通过用飞秒激光束处理薄膜材料来切割材料,该激光束去除部分材料,使其形成由空气槽组成的光栅结构。不仅如此,激光还将GO石墨烯氧化层转换成石墨烯类材料,几乎完全去除了氧气,并且将GO石墨烯氧化层的厚度减小到大约1nm。

 


石墨烯膜吸光热成像


  这种光栅结构增加了吸收的光量, 另外,超薄设计也减少了使用的材料量,使其迅速升温。“这就是为什么该装置能在30秒内从30℃加热至150℃,此外,超薄的特性使得从石墨烯加热膜到需要加热的材料(例如水)的热传递变得容易,因此可以用来淡化海水。
  研究人员表示,虽然将继续进行一些额外的优化,但是对所取得的成果非常满意。已经与一家公司合作创建了一台多层石墨烯涂布工艺规模的机器。预计两到三年会实现商业化,但是他们认为可能还会更快。
  文章来源:凌云墨客

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