最新资讯:澳洲发布新型石墨烯相关太阳能加热超材料
石墨烯薄膜的规划吸收波长在0.28到2.5微米之间的光。铜基板的结构使得它能够作为挑选性带通滤波器,抑制内部产生的黑体能量的正常发射。这样保留的热量能够进一步进步明资料的温度。因而,SGM能够快速加热到83摄氏度。如果特定使用需要不同的温度,能够制备和调谐新的沟道纳米结构,以匹配特定的黑体波长。
“在咱们之前的工作中,咱们展现了一种90纳米石墨烯吸热资料,”贾教授说。尽管它能够加热到160摄氏度,“但它的结构更为杂乱,包括四层:基底、银层、氧化硅层和石墨烯层。咱们的新双层结构更简略,不需要真空沉积。制造办法可扩展且本钱低。”
这种新资料还将薄膜厚度显著削减到三分之一而使用了较少的石墨烯,其薄度有助于更有效地将吸收的热量传递到其他介质,如水。此外,薄膜是疏水性的,这有助于自我清洁,而石墨烯层有效地保护铜层免受腐蚀,有助于延伸超资料的寿命。
“因为金属基底的结构参数是操控SGM整体吸收性能的主要因素,而不是其固有特性,因而能够根据使用需求或本钱使用不同的金属,”Keng-Te Lin说,他是最近发表在《天然通讯(Nature Communications)》上的一篇关于超资料的论文的主要作者,也是Swinburne大学的研究员。他指出,铝箔也能够用来替代铜,而不会影响性能。
Keng-Te说:“咱们利用原型机薄膜来出产清洁的水,并获得了96.2%的令人形象深刻的太阳能-蒸汽功率。关于使用可再生能源的清洁水发电来说,这是非常有竞争力的。”
他弥补说,这种超资料还能够用于能量搜集和转换使用、蒸汽发电、废水净化、海水淡化和光热发电。
但仍然存在的一个挑战是找到一种制造办法,使基板可弹性。
“咱们正在与一家私营公司Innofocus Photonics Technology合作,该公司已将一台涂层机商业化,用于铺设石墨烯和介电层,”贾教授说。“咱们对此感到满意。咱们现在正在寻找一种合适大规模出产铜基板的办法。”她弥补道,一种或许的办法是采用roll-to-roll工艺。
同时,研究人员还在继续微调纳米结构规划,进步SGM的稳定性和吸收功率。“至于商业化,”贾教授说,“咱们认为这在一到两年内是或许的。“
近来,澳大利亚墨尔本斯威本科技大学(Swinburne University of Technology)转化原子资料中心(Center for Translational Atomaterials,CTAM)的研究人员开发了一种新型石墨烯薄膜,这种薄膜能够吸收90%以上的太阳光,同时消除了大部分红外热发射丢失,这是该项豪举的首次报导。
这是一种高效的太阳能加热超资料,能够在开放环境中以最小的热丢失快速加热到83摄氏度(181华氏度)。该薄膜的拟议使用包括热能搜集和储存、光热发电和海水淡化。
CTAM创始董事贾宝华教授表明,在吸收太阳光的同时抑制热辐射丢失(也称为黑体辐射)关于高效的太阳能热吸收器至关重要,但要完成这一方针却极为困难。她解释说:“这是因为,根据吸收的热量和吸收体的特性,发射温度不同,导致其波长有显著差异。但是咱们已经开发出了一种三维结构的石墨烯超资料(structured graphenemeta materials, SGM),它具有很高的吸收性,能够挑选性地滤除黑体辐射。”
这种三维结构的石墨烯超资料由一层30纳米厚的交替石墨烯薄膜和沉积在沟槽状纳米结构上的介电层组成,该结构兼作铜衬底以增强吸收。更重要的是,所述基板以矩阵摆放来图案化,以使得波长挑选性吸收的柔性可调谐性。