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　　占世界人口40％的80个国家严重缺水ღ◈，预计到2025年ღ◈，将有近三分之二的国家陷入淡水短缺的困境ღ◈。与此同时幻惑的鼓动ღ◈，全球能源现状也令人担忧ღ◈，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ღ◈。

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

　　科技日报记者1月28日从云南大学获悉ღ◈，该校万艳芬ღ◈、杨鹏团队结合学科优势和区域产业优势ღ◈，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ღ◈，最新一期国际著名期刊《纳米能源》（Nano Energy）发表了这一成果ღ◈，并引发业界的关注ღ◈。

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

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

　　影响系统光热转换效率的因素有很多ღ◈，光热材料的作用尤为关键ღ◈。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ღ◈，利用云南稀贵金属原料富集ღ◈、产业链完善的优势ღ◈，将等离子体贵金属ღ◈、半导体和碳基材料复合ღ◈，形成了新材料研发思路ღ◈。

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

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

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

　　“虽然难得有出门旅行的机会ღ◈，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ღ◈，回来后进行碳化处理ღ◈，从而找到不同的结构ღ◈，支持新复合材料结构的研究ღ◈。”云南大学材料与能源学院研究生耿学敏说ღ◈。

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

　　同样的原理也适用于玉米秸秆中圆柱形通道微结构ღ◈。“这两种结构都能够有效减少能量损失尊龙人生就是搏ღ◈，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ღ◈，并且使光在空间内部进行反射减少损失ღ◈。”杨鹏介绍尊龙人生就是搏ღ◈，此外ღ◈，在玫瑰粉末3D折叠花瓣状结构中ღ◈，也可观察到光的多重反射ღ◈，这一结构与中国折纸相似ღ◈，光进行多重反射的特殊结构面积ღ◈，随着折叠花瓣结构的增多而增大ღ◈，可以获得高达99%的光吸收率ღ◈。

　　玉米秸秆ღ◈、玫瑰和咖啡碳材料的光热转换效率分别可以达到93.4%ღ◈、92.8%和76%尊龙人生就是搏ღ◈。由此可以看出ღ◈，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ღ◈。经光热性能测试ღ◈，水蒸发率达每平方米小时1.69千克ღ◈。

　　但研究团队并不止简单直接利用生物质材料的结构ღ◈，而是加以提炼ღ◈、简化ღ◈，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ღ◈。

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

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

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

　　由于拥有卓越的集热性能幻惑的鼓动ღ◈，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ღ◈、温差发电ღ◈、水伏发电ღ◈、湿度发电等方面尊龙人生就是搏ღ◈，为解决能源危机ღ◈、缓解淡水资源短缺等问题提供了新的思路和解决方法ღ◈。“在海防和远洋实验中ღ◈，新材料可为海上浮标提供能源ღ◈，而不必再耗时耗力去更换电池ღ◈。这些成果正在逐步推广和应用ღ◈。”万艳芬介绍说ღ◈。

　　此外ღ◈，随着研究的发展和深入ღ◈，研究团队还在生物质碳材料以及复合材料等在发电ღ◈、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ღ◈。

　　“如复合了光热材料的聚丙烯酰胺-聚丙烯酸水凝胶ღ◈，就表现出了出色的可塑性ღ◈、弹性以及稳定的应变-电压响应ღ◈，我们把它佩戴到多名参测人员的指关节上ღ◈，显示了高灵敏度的传感能力ღ◈，可实时监测人体肌肉力量和关节健康状况ღ◈。”耿学敏说ღ◈，他们还制备了集合太阳能蒸汽转换ღ◈，温差发电和可穿戴传感的器件级多功能集成系统ღ◈。在飞速发展的物联网时代ღ◈，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ღ◈。尊龙凯时人生就是博官网ღ◈，尊龙登录入口ღ◈，人生就是搏ღ◈！尊龙官方ღ◈。光伏应用尊龙凯时集团ღ◈，