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　　尊龙凯时人生就是博官网光热应用★ღღღ，尊龙凯时人生就是博官方★ღღღ，占世界人口40％的80个国家严重缺水★ღღღ，预计到2025年★ღღღ，将有近三分之二的国家陷入淡水短缺的困境★ღღღ。与此同时★ღღღ，全球能源现状也令人担忧★ღღღ，因为化石能源枯竭和使用化石燃料造成的环境污染困扰着人类★ღღღ。

　　为了缓解淡水资源的短缺以及能源危机★ღღღ，人们对利用太阳能为代表的绿色能源来生产淡水和发电★ღღღ，充满更高的期待★ღღღ。但支撑这个美好愿景的★ღღღ，是亟待攻克的高效光热转换材料★ღღღ，它必须同时具备高太阳能吸收性★ღღღ、高光热转换性★ღღღ、低成本以及良好的材料稳定性★ღღღ。

　　科技日报记者1月28日从云南大学获悉★ღღღ，该校万艳芬★ღღღ、杨鹏团队结合学科优势和区域产业优势★ღღღ，在制备具有优异光吸收性和更高光热转换效率的复合材料方面已经取得了实质性进展★ღღღ，最新一期国际著名期刊《纳米能源》（Nano Energy）发表了这一成果尊龙凯时-人生就是博!z6com★ღღღ，并引发业界的关注★ღღღ。

　　数十年来★ღღღ，尽管科研工作者对不同的光热材料进行了广泛的研究★ღღღ，并在有些区域形成了产业集群尊龙凯时-人生就是博!z6com★ღღღ。太阳能因为其清洁绿色环保可持续等特点★ღღღ，一直备受青睐★ღღღ。

　　“传统的太阳能集热器装置★ღღღ，是以纳米流体为集热介质★ღღღ，它对太阳光辐射的吸收有限★ღღღ，并且对外热损失较大★ღღღ，导致光热转换效率很低★ღღღ，其实际应用非常受限★ღღღ。”云南大学能源与材料学院副教授万艳芬告诉记者★ღღღ，近年来“界面太阳能光蒸汽系统”引起了研究者的广泛关注★ღღღ，该系统可以通过吸收器和蒸发器的优化构筑★ღღღ，能够实现高效水净化处理★ღღღ，能源捕获与热管理★ღღღ，卫生灭菌以及发电★ღღღ。光热材料作为该转换系统的核心★ღღღ，其创新型构筑尤为关键★ღღღ，如何设计和制备优异的光热材料以实现高效的光蒸汽转化★ღღღ，至关重要★ღღღ。但由于其有限的光热转换效率★ღღღ，传统单组分材料还不能满足实际需要★ღღღ。

　　影响系统光热转换效率的因素有很多狼队下载官网★ღღღ，光热材料的作用尤为关键★ღღღ。云南大学万艳芬研究组通过云南省创新推进的稀贵金属材料基因工程研发的大数据和高通量制备平台★ღღღ，利用云南稀贵金属原料富集★ღღღ、产业链完善的优势★ღღღ，将等离子体贵金属★ღღღ、半导体和碳基材料复合★ღღღ，形成了新材料研发思路★ღღღ。

　　“由于三者的协同效应★ღღღ，使得金-钼酸铋-碳点复合材料具有97.1%的光热转换效率★ღღღ。特别是金纳米锥和碳点的加入★ღღღ，由于电子由钼酸铋转移到金锥和碳点的表面★ღღღ，有效地抑制了钼酸铋中电子-空穴对的复合★ღღღ，从而极大地增强了材料的光热性能★ღღღ。”云南大学材料与能源学院杨鹏副教授向记者介绍★ღღღ。

　　此外★ღღღ，将复合材料沉积在商用温差发电片上★ღღღ，可制成太阳能温差发电器件★ღღღ。结果显示★ღღღ，该器件具有增强的热电性能★ღღღ，其输出功率高达每平方厘米97.4 微瓦★ღღღ。这为高效光热转换材料的研究提供了重要实验依据★ღღღ，同时也为海水淡化和新能源器件及系统研发带来新思路★ღღღ。

　　作为 21世纪发展新材料领域的重大方向之一★ღღღ，仿生材料的研究将融入信息通信★ღღღ、人工智能★ღღღ、创新制造等高新技术★ღღღ，逐渐使传统意义上的结构材料与功能材料的分界消失★ღღღ，实现材料的智能化★ღღღ、信息化★ღღღ、结构功能一体化★ღღღ。此前★ღღღ，国内外研究新材料的科学家★ღღღ，次第将视线投射到光热反射效率较高的结构领域★ღღღ，并从经过亿万年自然选择和进化的温带尊龙凯时-人生就是博!z6com★ღღღ、寒带常见植物身上不断获得了灵感★ღღღ，试图低成本★ღღღ、高效率制造出新型材料★ღღღ。

　　“虽然难得有出门旅行的机会★ღღღ，但我们研究组的同学们都千方百计在便利的情况下找寻一些组织结构特别的植物★ღღღ，回来后进行碳化处理★ღღღ，从而找到不同的结构★ღღღ，支持新复合材料结构的研究尊龙凯时-人生就是博!z6com★ღღღ。”云南大学材料与能源学院研究生耿学敏说★ღღღ。

　　他们把常见的玫瑰★ღღღ、玉米秸秆以及咖啡三种生物质碳化前后的三维扫描图像进行对比后发现★ღღღ，与咖啡碳材料的三维杂乱和不规则形状相比★ღღღ，花苞状玫瑰碳材料的内壁可以有效地对光进行全吸收★ღღღ，并在这些受限空间内实现多级反射★ღღღ。“收集和利用这种结构★ღღღ，是因为这种结构像一颗洋葱头★ღღღ，只有一个很小的开口★ღღღ，光进来之后★ღღღ，就被限制在这个‘小口袋’里★ღღღ，光热从小孔‘逃逸’出去的几率就要小很多★ღღღ，可以实现光的不断反射★ღღღ，从而提高了光热转换效率★ღღღ。”万艳芬说★ღღღ。

　　同样的原理也适用于玉米秸秆中圆柱形通道微结构狼队下载官网★ღღღ。“这两种结构都能够有效减少能量损失狼队下载官网★ღღღ，因为花苞状和圆柱壁可以减少受限空间内部的热辐射损失★ღღღ，并且使光在空间内部进行反射减少损失★ღღღ。”杨鹏介绍★ღღღ，此外★ღღღ，在玫瑰粉末3D折叠花瓣状结构中★ღღღ，也可观察到光的多重反射★ღღღ，这一结构与中国折纸相似狼队下载官网★ღღღ，光进行多重反射的特殊结构面积★ღღღ，随着折叠花瓣结构的增多而增大★ღღღ，可以获得高达99%的光吸收率★ღღღ。

　　玉米秸秆★ღღღ、玫瑰和咖啡碳材料的光热转换效率分别可以达到93.4%★ღღღ、92.8%和76%★ღღღ。由此可以看出★ღღღ，具有花苞状结构的玫瑰碳粉和圆柱状的玉米秸秆碳粉由于其微结构的存在可吸收更多的光而具有更高的光热转换效率★ღღღ。经光热性能测试★ღღღ，水蒸发率达每平方米小时1.69千克★ღღღ。

　　但研究团队并不止简单直接利用生物质材料的结构★ღღღ，而是加以提炼★ღღღ、简化★ღღღ，使材料的结构更利于光热转换效能的提升和制备的便利化★ღღღ。

　　“获得植物组织的原始结构之后★ღღღ，我们还想加入纳米材料★ღღღ，把纳米材料的微观序和生物质材料的宏观序结合起来★ღღღ，能够让新材料与光相互作用的波长范围拓展得非常宽★ღღღ，也就是说★ღღღ，形成两个不同尺度的有序结构的组合★ღღღ。”万艳芬说★ღღღ，如同漂亮的甲虫★ღღღ、绚烂的蝴蝶或色彩缤纷的花朵★ღღღ，基于成分★ღღღ、结构尊龙凯时-人生就是博!z6com★ღღღ，阳光会带来了丰富的变化★ღღღ，这也可以赋予材料更丰富的性能★ღღღ。这样的话★ღღღ，未来一个小小的装备★ღღღ，就能就解决多个应用的问题★ღღღ。

　　“与传统的单组分光热材料如金★ღღღ、银★ღღღ、二硫化钼★ღღღ、碳纳米管★ღღღ、石墨烯等相比较★ღღღ，我们所制备材料的特点主要表现在两方面★ღღღ：多元材料的复合以及将生物质废料变废为宝★ღღღ。”万艳芬向记者介绍★ღღღ，他们已成功制备的金-钼酸铋-碳点★ღღღ、硫化铋-钯等★ღღღ，是杂化多种材料组元以获得的复合材料★ღღღ，通过多元材料之间的协同作用★ღღღ，获得具有窄带隙的光热材料★ღღღ，表现出优于单组分甚至单组分所不具备的新生性能狼队下载官网★ღღღ，进而提升光热转换效率★ღღღ；另一方面对成本低廉★ღღღ、易获得且环境友好型生物质废料进行碳化处理★ღღღ，仍然保持其独特的原生微结构★ღღღ，可以进行高效光吸收和水运输尊龙凯时-人生就是博!z6com★ღღღ，获得出色的光热转换效果狼队下载官网★ღღღ，赋予了材料设计思路较大的新颖性和创新途径★ღღღ。

　　此前★ღღღ，传统的光热转换材料就只考虑光热这一项★ღღღ，比如说通过光照★ღღღ，就有集热的性能★ღღღ，但现在★ღღღ，他们正试图往多功能集成方面去发展★ღღღ，不仅具有基本的光热转换功能★ღღღ，还需要同时兼容其他功能★ღღღ。

　　由于拥有卓越的集热性能★ღღღ，具有优异良好光热转换效果的复合材料和生物质碳材料可以应用在海水淡化★ღღღ、温差发电★ღღღ、水伏发电★ღღღ、湿度发电等方面★ღღღ，为解决能源危机★ღღღ、缓解淡水资源短缺等问题提供了新的思路和解决方法★ღღღ。“在海防和远洋实验中★ღღღ，新材料可为海上浮标提供能源★ღღღ，而不必再耗时耗力去更换电池★ღღღ。这些成果正在逐步推广和应用★ღღღ。”万艳芬介绍说★ღღღ。

　　此外★ღღღ，随着研究的发展和深入★ღღღ，研究团队还在生物质碳材料以及复合材料等在发电★ღღღ、人体可穿戴健康检测传感器等方面看到了广泛的应用空间和潜力★ღღღ。

　　“如复合了光热材料的聚丙烯酰胺-聚丙烯酸水凝胶★ღღღ，就表现出了出色的可塑性★ღღღ、弹性以及稳定的应变-电压响应★ღღღ，我们把它佩戴到多名参测人员的指关节上★ღღღ，显示了高灵敏度的传感能力尊龙凯时-人生就是博!z6com★ღღღ，可实时监测人体肌肉力量和关节健康状况★ღღღ。”耿学敏说★ღღღ，他们还制备了集合太阳能蒸汽转换★ღღღ，温差发电和可穿戴传感的器件级多功能集成系统★ღღღ。在飞速发展的物联网时代★ღღღ，这些新材料为自驱动的多功能集成设备提供了新的设计思路和启发★ღღღ。