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超吸光石墨烯薄膜 灵感来自飞蛾的眼睛

英国萨里大学的研究人员开发出一种更能有效吸收光与热的纳米级石墨烯薄膜。由于传统石墨烯的光吸收性较差,这种新开发的纳米薄膜能够为智能壁纸或其他的物联网(IoT)应用供电……

英国萨里大学(University of Surrey)的研究人员开发出一种更能有效吸收光与热的纳米级石墨烯薄膜。由于传统石墨烯的光吸收性较差,这种新开发的纳米薄膜能够为智能壁纸或其他的物联网(IoT)应用供电。tJvesmc

萨里大学先进技术研究所(ATI)采用纳米纹理技术(nanotexturing),在具有纹路的金属表面生长石墨烯并制成薄膜。相较于传统的石墨烯,这种石墨烯薄膜可吸收更多90%的光,主要原因就在于其纳米图案纹理,可将光定位于纹理化表面之间的狭小间隔。
20160308-EM-SYS-1软性的太阳能电池(来源:University of Surrey)tJvesmc

“纳米纹理化的石墨烯具有将光线引导至纳米结构之间狭小空间的效果,从而加强了光被材料吸收的量,”该论文的主要作者Jose Anguita表示。“一般的石墨烯通常只有2-3%的光吸收量。利用这种方法,具有纳米纹理涂层的超薄石墨烯层数更少,但可在广泛的频谱范围(从UV到红外线)吸收约95%的入射光线。”tJvesmc

其灵感就来自飞蛾的眼睛——飞蛾的眼睛是由表面带有细微纹理的柱状结构组成,能让它们在黑暗的情况下仍清楚看到四周的情况。tJvesmc

“这些细致的纹理能够捕捉光线并导引至眼睛的中央,使其具有光线不易反射以免被天敌发现的优点,同时也让他们察觉天敌的所在位置,”ATI负责人兼萨里大学教授Ravi Silva表示,这些石墨烯薄层上的纳米图案就像是飞蛾的眼睛。tJvesmc

ATI的研究人员在《科学进展》(Science Advances)期刊上发表其研究发现,并补充说:“我们证实利用这种低温、非接触式且大规模相容的制造方法,能够在细致的光微机电系统(MEMS)红外发射器上生产黑体吸收剂。这种发展可望为需要纳米级光源管理的新式光学元件制造方法铺路 。tJvesmc

太阳能电池可以用这些石墨烯薄膜涂覆,从而在非常暗淡的光线下采只能量,或安装在室内以便由光或热产生电力,从而为家中智能电器供电。Silva并补充说,物联网感测器与能量采集器也可望从这种涂层的好处中受惠。tJvesmc

“我们对于能够利用现有光学元件中的材料来提升性能的潜力感到十分振奋,同时也期望未来持续寻找新的应用,”Silva并补充说,萨里大学的石墨烯中心正寻找合作伙伴共同开发各种新技术。tJvesmc

这项灵感来自飞蛾“眼睛”的技术是与BAE Systems合作开发的,研究人员们共同在光学MEMS元件中实现红外线成像。tJvesmc

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Jessica Lipsky
EE Times副主编,调查记者。Jessica Lipsky是EE Times的副主编,负责半导体行业的新闻和趋势。 她是一名调查记者,负责各种行业内的技术、犯罪事件、公司规划和发展以及政府相关报道。 她的工作地点位于旧金山。
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