为实现高的太阳能利用效率，开发对太阳光具有宽带吸收和高转换效率的光热材料，是一个快速发展的研究热点。受高太阳能利用率森林结构的启发，这里通过在聚苯并噁嗪树脂(poly(Ph-ddm))上进行激光刻划，设计制备了一个由密集排列的多孔石墨烯组成的石墨烯薄膜，这种结构显著减少了石墨烯作为二维材料的光反射作用。结合石墨烯先进的光热转换特性，所获得的3D结构石墨烯薄膜被命名为森林状激光诱导石墨烯(forest-like LIG)。在整个太阳光波长范围内，光吸收高达 99.0%，以及优异的光热转换性能（模拟阳光照射30秒就达到 87.7 °C），平衡温度为 90.7 ± 0.4 °C。得益于该材料的超疏水特性，开发了一种具有快速响应和高运动速度的光热致动器，以及一种具有持久抗盐性能和高太阳能蒸发效率的太阳能驱动界面脱盐膜。
 
  
Figure 1. 受高太阳能利用率森林结构的启发,制备的森林状石墨烯薄膜结构，以及宽带光吸收和高光热转换效率的理论机制。
 
  
Figure 2. (a)不同图像密度下的激光刻划示意图。（b-g，b’-g’）表面和横截面扫描电镜图像。
 
  
Figure 3. (a) 制备森林状 LIG 的示意图。(b) SEM 图像。（c）北方针叶林的数字图像。(d) 森林状LIG的数字图像。(e) SEM的放大视图。(f) LIG 薄片的HRTEM 图像。(g) 拉曼、(h) XPS谱图和(i) XRD图。
 
  
Figure 4. (a-c) LIG和基质聚(Ph-ddm)的透射率、反射率和吸收强度。(d)光吸收强度比较。(e)红外热图像。（f）在1次太阳照射下，干燥LIG的温度随时间的变化。（g）两种LIG的水接触角。（h）森林状LIG的摩西效应。(i)森林状LIG环的“变异摩西效应”。
 
  
Figure 5.紫外激光下的光驱动运动。（ a-f ）由紫外激光刺激的F-致动器的光驱动运动。(g)复杂路径中的光驱动运动。(h)在紫外激光下，两个基于湿式 LIG致动器的温度随时间变化。(i-k)两个基于LIG 执行器的位移，相应的响应时间和平均速度。
 
  
Figure 6. 致动器在氙灯下的光驱动运动。
  
     该研究工作由中科院宁波材料所刘小青研究员课题组于2021年发表在ACS Nano期刊上。原文：Forest-like Laser-Induced Graphene Film with Ultrahigh Solar Energy Utilization Efficiency。

转自《石墨烯研究》公众号