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宽波段柔性吸光纳米超材料问世
更新日期:2017-02-08  

  美国大学圣地亚哥分校UCSD)的研究人员在27日出版的美国《国家科学院院刊》上发表论文称(Near-perfect broadband absorption from hyperbolic metamaterial nanoparticles, PNAS, 2017, DOI:10.1073/pnas.1613081114),他们利用纳米技术,开发出一种轻薄透明的柔性吸光纳米超材料,可将太阳能电池的效率提高3倍以上,并具有隐身性能。 

  该材料可称是近乎完美的宽波段吸收材料,可吸收87%以上的近红外光(12002200纳米波长),对其中1550纳米波长的光的吸收率达98%,且能够从各个角度吸收光。理论上,也可以只吸收特定波长的光而允许其他波长的光通过。 

  图来源:ucsd.edu 

  新的吸光材料主要是基于表面等离子体共振的光学现象。研究人员采用了氧化锌半导体,其可通过与金属掺杂改性。掺杂了铝的氧化锌含有大量的自由电子,足以使等离子共振吸收红外线。 

  他们用先进的纳米加工技术,以精确的方式对材料进行组合与构成。在硅衬底上,每次沉积一个原子层,以构建立式纳米管阵列。再将纳米管阵列从硅衬底转移到薄而有弹性的聚合物上,就可制造出这种新材料。 

  实验证明,通过改变不同的参数,如管与管之间的间距、材料的比例、材料的类型以及电子载体浓度,便可调整材料的吸收波段。 

  双曲超材料纳米管(HNT)阵列的SEM图,图来源:ucsd.edu 

  研究人员表示,该设计以纳米粒子为基础,具有一些令人振奋的特性,如可将其转移到到任何类型的基板上,用于大窗户的宽波段吸收等。由于这种新的吸光材料是宽波段吸收材料,可选择性吸收光,也可对其吸收波段进行调节,因此可应用于隐身技术。而新吸光材料的全波段全角度特性,也可用于提高太阳能电池的效率。 但他们也认为该技术目前仍处于研发阶段,他们将探索使用不同材料、不同几何图形,开发不同波长的光吸收材料,以提供更为广泛的应用。 

  (摘自 科技日报 

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