石墨烯太阳能热膜可能成为收集可再生能源的新途径

澳大利亚墨尔本斯威本科技大学转化原子材料中心（CTAM）的研究人员开发了一种新的石墨烯基薄膜，它能以超过90%的效率吸收太阳光，同时消除大部分红外热发射损失--这样的壮举是第一次被报道。

其结果是一种高效的太阳能加热超材料，可以在开放环境中迅速加热到83摄氏度（181华氏度），而且热损失最小。该薄膜的拟议应用包括热能收集和储存、热电发电和海水淡化。

CTAM的创始董事贾宝华说，抑制热发射损失--也被称为黑体辐射--同时吸收太阳光对于高效的太阳能热吸收器来说至关重要，但要实现这一点却极具挑战性。"这是因为，根据吸收的热量和吸收器的属性，发射温度不同，这导致其波长的显著差异，"她解释说。"但是我们已经开发了一种三维结构的石墨烯超材料（SGM），它具有高度的吸收性，并能选择性地过滤掉黑体辐射。"

三维SGM是由一层30纳米厚的石墨烯和电介质层交替沉积在沟槽状的纳米结构上组成的，该结构具有铜基底的双重功能，以增强吸收。更重要的是，该基底是以矩阵排列的方式进行的，以实现波长选择吸收的灵活可调性。

石墨烯薄膜被设计为吸收0.28至2.5微米波长的光。而铜衬底的结构使其能够作为一个选择性的带通滤波器，抑制内部产生的黑体能量的正常发射。这种保留的热量然后有助于进一步提高超材料的温度。因此，SGM可以迅速加热到83摄氏度。如果一个特定的应用需要不同的温度，一个新的沟槽纳米结构可以被制造和调整，以匹配特定的黑体波长。

"在我们以前的工作中，我们展示了一种90纳米的石墨烯吸热材料，"鲍华说。虽然它可以加热到160摄氏度，但 "结构比较复杂，[包括]四层：一个基底，一个银层，一个氧化硅层，和一个石墨烯层。我们新的两层结构更简单，不需要真空沉积。而且制造方法是可扩展和低成本的"。