激光科技在能源利用领域迈出了一大步。近期,中科院上海光机所的吴卫平研究员团队采用飞秒激光结合模板法,创造了内部孔隙精准可控且独立支撑的多孔石墨烯薄膜,实现了多项优异特性。他们的研究成果“Freestanding Ultrathin Precisely Structured Hierarchical Porous Carbon Blackbody Film for Efficient Solar Interfacial Evaporation”不仅发表在Solar RRL上,更被选为期刊正封面。 太阳能驱动的界面蒸发在低碳能源利用、海水淡化和矿物提炼中提供了新的战略。微观结构和表/界面设计在光热转换、物质传导和热管理平衡中扮演关键角色。吴卫平团队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,并将其作为太阳能光热蒸发的黑体吸收层。通过先进的技术研究了孔隙结构对界面蒸发的影响规律。 他们发现,分级多孔碳膜(厚度50 μm,平均孔径约为300 nm)展现出优异的光热蒸发性能,蒸发速率高达1.96 kg m−2h−1。为了进一步提升性能,研究团队通过飞秒激光直写在碳薄膜表面构建了疏水特性的石墨烯阵列。这一创新提升了光热蒸发速率至2.12 kg m−2h−1,使得薄平面结构光热蒸发器件性能显著提升。 这项研究不仅表明短脉冲激光在制备三维石墨烯方面的潜力,更证实了内部微结构和表面化学特性对光热转换、热质输运等规律的影响。此外,基于激光制备多孔石墨烯的微观可控和优异热学特性,有望在热管理等领域迎来更广泛的应用。 这项工作得到了国家重点研发计划、中国科学院特别研究助理资助等项目的支持,为光热科技带来了新的发展方向。 |