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ballbet安卓:常见的光热转换材料有哪些?
发布时间:2024-04-24 05:03:19   来源:ballbet安卓版 作者:ballbet安卓版西甲赞助    点击:55

  

  光热转换材料是指在光照条件下,可以通过自身的光热转换机制将光能转换为热能的一类材料。

  目前常见的光热转换材料有:碳基材料、金属基纳米粒子、无机半导体材料等。随着对光热转换材料的深入研究,光热转换能力在逐步的提升,并且已经应用于海水淡化、蒸气发电、水净化和杀菌系统等多个领域中。

  碳基纳米材料最重要的包含石墨烯、氧化石墨烯(GO)、还原氧化石墨烯(rGO)、和碳纳米管等。由于碳基材料具备较宽的可见光吸收范围,较强的光吸收特性,当它们暴露在光源下时,碳基材料中的电子能吸收光子的能量,从而使电子处于激发状态,处于激发态的电子是不稳定的,在衰减回基态的过程中会产生光热效应,从而使局部温度上升。有研究表明,相比于传统的炭黑或石墨,具有纳米级尺寸的碳纳米管和石墨烯在界面的反射率更小,对光的吸收性能有明显提升。

  金属纳米材料能够最终靠局域表面等离子体共振(LSPR)效应吸收光子并将其转化为热能。当金属纳米材料表面的电子吸收光子能量时,就会产生热电子。通过电子之间的散射过程,使热电子将在大量的低能电子之间快速重新分配它们的能量,并建立一个电子温度。然后,能量将通过电子与声子相互作用转移到晶格,导致晶格热化。最后,能量通过声子之间的相互作用从晶格转移到外部环境。由于LSPR 效应与等离子体纳米材料的尺寸和结构有关,因此能通过改变其尺寸或结构来增强其对近红外光的吸收。近年来,Au 纳米粒子与Ag 纳米粒子由于其强烈的光吸收和光热转换性能,被视为最有潜力的光热转换金属材料。

  传统的半导体材料能隙较宽,需要吸收能量较高的入射光,如紫外光,才能将电子激发,并在回落至基态过程中放出热量。随着半导体材料研究不断深入,具有窄能隙的黑色半导体材料不断被发现,如黑色的二氧化钛(TiO2)和三氧化二钛(TiO3)等,吸收可见光即可以激发电子放热,大大拓展了半导体材料在光热转换中的应用。

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