上海光機所在納秒激光直寫圖案化石墨烯研究方面取得進展

近期，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所薄膜光學(xué)實驗室研究團隊實現(xiàn)了采用納秒激光直寫圖案化制備三維多孔石墨烯，并利用其微觀結(jié)構(gòu)增強光吸收，實現(xiàn)傳質(zhì)與熱量的有效調(diào)控，從而促進微觀界面蒸發(fā)，相關(guān)研究成果以“Nanosecond Laser Patterned Porous Graphene from Monolithic Mesoporous Carbon for High-Performance Solar Thermal Interfacial Evaporation”為題發(fā)表于Advanced Materials Technologies上，并被選為封面。 yccuTQvz  
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基于微觀表界面效應(yīng)及局域化熱場調(diào)控，實現(xiàn)低能量密度太陽光能的高效利用并應(yīng)用于光熱界面蒸發(fā)的策略，為低碳清潔能源的獲取和高效利用提供了新的思路。納米多孔碳材料具有優(yōu)異的寬光譜吸收能力和高比表面積等特征，是太陽能光熱界面蒸發(fā)的理想材料，但仍然面臨傳質(zhì)受限、光吸收轉(zhuǎn)化效率低等方面的問題，使其難以實現(xiàn)更高效率的太陽能界面蒸發(fā)。 XeIUdg4>R  
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針對這一問題，研究團隊提出并實現(xiàn)了利用納秒激光在生物質(zhì)成型多孔碳表面圖案化三維多孔石墨烯的直接制備，并對其光熱局域性界面蒸發(fā)進行了系統(tǒng)研究。研究人員采用納秒激光表面掃描使碳材料升華的新方法，簡單、高效、低成本地實現(xiàn)了生物質(zhì)碳到石墨烯的轉(zhuǎn)變，形成了新型有序多孔石墨烯陣列結(jié)構(gòu)，并采用同步輻射疊層X射線斷層照相技術(shù)（Synchrotron X-ray ptychography）對材料的微納結(jié)構(gòu)進行了表征。經(jīng)過激光處理的碳材料表現(xiàn)出更高的光學(xué)吸收能力，圖案化的石墨烯高效率地將光能吸收并限制在表面薄層，實現(xiàn)了優(yōu)化的熱量管理。多孔石墨烯具有疏松三維結(jié)構(gòu)和高比表面積的特點，為水分子的傳質(zhì)和蒸發(fā)提供了適宜的路徑和界面，實現(xiàn)了更高效率的太陽光-蒸汽轉(zhuǎn)化。 ?( dYW7S  
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該項工作證實了納秒激光便捷高效制備圖案化三維石墨烯的可行性，表明了脈沖激光制備圖案化三維納米結(jié)構(gòu)，在高效率太陽能光熱界面蒸發(fā)用材料制備方面的優(yōu)勢和應(yīng)用前景。 %M0mwty]  
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相關(guān)鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/admt.202101052