三维整体式碳基光热转换材料在太阳能界面水蒸发中的应用研究进展

光热驱动的海水淡化技术被认为是最具潜力的解决全球淡水资源短缺难题的方法之一。其中,太阳能界面水蒸发（SVG）是海水淡化效率的核心过程,是保证光热海水淡化技术具有能量转换效率高、设备简单、成本效益高的关键。在所有高效SVG候选材料中,三维整体式碳基光热转换材料具有成本低、吸光效率高、结构可调性好、水蒸发速率高、无二次污染等优点。本综述首先简述了SVG的基本原理,以此为依据介绍了高效SVG材料的工作机制和设计原则,最后系统归纳和概述了4种不同类型的三维整体式碳基光热转换材料的研究进展。本综述为未来三维整体式碳基光热转换材料的构建及其在SVG领域的应用研究提供理论基础和研究指导。     

超疏水光热转换材料的研究进展

光热转换材料可以将可再生的太阳能高效转换为热能,并在海水淡化、废水净化等领域取得了良好效果,但受限于材料本身的性质缺陷,难以大规模应用。最近的研究表明,超疏水特性可防止污染物附着在材料表面的光热位点,研究者通过超疏水改性,赋予了光热转换材料以优异的自清洁性能。该创新策略极大地提高了光热转换材料的稳定性和持久性,为光热转换材料的实际推广应用提供了可能性。详细介绍了超疏水改性的方法、过程和机理,并重点综述了超疏水光热转换材料的最新研究进展和应用案例。最后,辩证分析了超疏水光热转换材料面临的挑战以及优化策略,进一步展望了超疏水光热转换材料的发展趋势和工程应用前景。     

木基光热转换功能材料的应用研究进展

随着工业的发展和化石燃料的消耗,气候变化、能源短缺、环境污染等问题日益严峻。目前,使用绿色、环保的能源和资源开发可持续的新型材料已成为全球发展的共同趋势。光热转换技术可以将太阳能转换成热能并应用于诸多领域,已成为解决这些问题的重要途径之一。木材是地球上极丰富的可再生资源之一,凭借储量丰富、可再生、可降解、简单易得等特点得到了研究人员的广泛关注。在“双碳”战略目标的背景下,将光热转换技术和木材进行有效结合,不仅可以提高太阳能的利用效率,还能实现林木资源低碳、高效的利用。本文介绍了木基光热转换材料的作用机理,简述了光热转换技术、木材构建光热转换材料在当前取得的进展,概述了木基光热转换材料在水处理、产电、产氢、相变储能等领域的应用研究现状,以期为相关研究提供参考和借鉴,推动可持续发展。     

太阳能驱动界面光热吸油材料的研究进展

油水分离技术被视为解决海上溢油问题的一种有前景的方法。在现有的技术中,基于界面光热转换效应的太阳能驱动原油吸附技术凭借低能耗和高效率而备受关注。本文综述了用于原油吸附的光热材料的最新进展。首先,概述了界面光热转换的机理。然后,总结了光热吸附剂的最新研究成果,重点介绍了其结构设计。最后,阐述了光热装置在原油吸附方面面临的挑战和机遇。     

基于生物精细构型的光催化材料和光热转换材料的研究进展

目前,全球性的能源危机和环境污染问题备受关注。太阳能作为一种可再生的能源,实现其清洁、高效和低成本的转换及利用具有十分重要的意义。其中,利用光催化可将太阳能转换为可存储和运输的氢能,而通过光热效应可借助太阳能对海水进行淡化,这将有助于缓解能源短缺、环境污染以及淡水资源紧缺等问题。如何提高光能转换材料的能量转换效率是当今太阳能转换领域的关键课题。材料的性质由多种因素决定,其中构型是最重要的因素之一。因此,优良的材料构型设计成为材料、化学、生物等多学科、多领域的研究热点,以满足光电催化、光热治疗、能量转换与存储等不同领域的应用需求。然而,目前人工制备手段以"自下而上"的化学自组装与"自上而下"的物理加工方法为主,不仅成本和效率难以兼顾,更难以精准构筑具有复杂精细三维分级构型的微纳结构。对此,有学者提出"遗态材料"的概念,借鉴自然界生物体(包括微生物、动物以及植物)的精细构型,并以自然界生物体结构作为模板,制备出具有特殊结构和功能的材料。这为当今许多领域的科学研究提供了丰富的灵感和启发。近年来,基于生物精细构型的光能转换遗态材料发展迅速,在光电催化及光热领域取得了丰硕的成果。受自然界中的光合作用启发,可通过光催化反应将太阳能转换为化学能。具有三维分级结构的材料的各向异性强、反应接触面积大、微纳米孔多,能够有效增强半导体催化剂的电学、光学特性和催化性能。以树叶、蝴蝶等生物为模板的微纳多孔结构材料提高了催化剂对入射光的吸收,同时也为水分解反应提供了更多的反应位点,其产氢性能比普通构型的材料提高了数倍。同时,在光热水蒸发系统中,木材、蝶翅、莲蓬等模板由于快速的吸水能力、高效的光吸收和光增强能力以及良好的隔热性能,其与金属纳米颗粒的复合材料具有优异的光热蒸发速率与光热转换效率。本文从光催化水分解与光热水蒸发两个领域的应用方面,分别介绍了基于树叶、蝴蝶、硅藻等天然生物精细分级结构的高效太阳能转换材料的构筑及应用,对设计、制备具有分级微纳构型的光能转换材料提供一定的理论参考和借鉴意义。     

低品位凹凸棒/壳聚糖气凝胶光热材料的制备及性能研究

太阳能光热产汽技术在海水淡化方面有着巨大的发展潜力和广阔的应用市场.介绍了一种黏土基光热材料的制备方法,将甘肃临泽的低品位凹凸棒(ATP)原矿经简单的分离提纯后与壳聚糖溶液复合,并加入戊二醛使其凝胶化,冷冻干燥干燥后通过火焰处理使其表面碳化,得到ATP基壳聚糖气凝胶光热材料(FACS).该材料具有孔道开阔、表观密度低(...     

光热膜蒸馏用光热转换材料的研究现状

面对全球淡水资源的短缺,光热膜蒸馏因具有能源环保可持续、低能耗、高截盐、不易结垢等优势成为极具吸引力的新型海水淡化技术,其渗透通量与膜的光热转换性能密切相关。介绍了以金属纳米材料、无机半导体材料、碳基材料、聚合物材料及其他材料为光热转换材料的光热膜蒸馏的研究进展,并指出光热膜蒸馏面临的主要挑战和对未来的展望。     

有机复合相变材料光热转换和储热性能的研究进展

有机相变材料具有过冷度低、无析出、性能较稳定以及熔点温度与中低温储热系统的应用温度相匹配等优点,受到了众多研究人员和工业界人士的关注。但有机相变材料导热系数低、光热转换效率差的缺点限制了其在太阳能光热转换中的进一步应用。将金属基、碳基等材料与有机相变材料进行复合是提高其性能的有效途径。本文介绍了常见的有机复合相变材料制备方法,并对其制备流程和优缺点进行了讨论,分析了不同添加剂和制备方法对有机复合相变材料的光热转换效率、导热系数、相变焓乃至形状稳定性的影响,并对其应用前景进行了展望。     

金纳米结构光热转换材料的研究进展

金纳米结构材料具有重要的光热转换性质,在癌症治疗方面引起了全世界的高度关注.综述了金纳米结构光热转换材料包括纳米球、纳米棒、纳米壳、纳米笼以及纳米簇等的制备方法和进展,随后总结了其表面功能化的3种方法,即利用双功能的配体直接进行配体交换、二氧化硅包覆、聚合物包覆.最后介绍了其在激光诱导的药物释放、光热治疗、近红外热成像等生物医药方面的应用.     

共轭多孔聚合物应用于近红外光热转换材料

近红外光热转换材料在光热治疗、光驱动智能器件等医学和能源领域受到广泛重视.本文以商业化芳香小分子为单体,通过一步简单的交联聚合方法制得了四种共轭多孔聚合物,并首次系统研究了它们的光热转换性能.结果表明,它们均具有灵敏的近红外光热响应性,且材料的光热转换效率与单体结构中共轭苯环数有很大关系,其中两种聚合物的光热转换效率可...     

基于纤维素纳米晶体的刺激响应功能材料的研究进展

纤维素纳米晶体(cellulose nanocrystal, CNC)具备高强度、高模量、结构可控、易于表面修饰、生物相容性、生物可降解性,在刺激响应功能材料的设计组装过程中扮演着越来越重要的角色。作为一类具有"智能"行为的大分子体系,刺激响应功能材料在受到外部环境的刺激时,能够做出灵敏响应,体现出设定的相应功能,CNC的引入不仅能够调控其力学性能,表面存在的羟基、羧基也为丰富材料的刺激响应源提供了便捷途径。本文从CNC的化学结构切入,介绍了CNC的特性及其构建的刺激响应功能材料的合成思路,并以刺激"开关"为主线,重点介绍了基于CNC的水、pH、热、光单一或多重刺激响应功能材料的研究进展,最后指出,提高纤维素纳米晶体表面修饰改性效率,拓宽多重刺激响应性,实现高性能的基于纤维素纳米晶体的多重刺激响应功能材料的制备是未来该领域的研究重点。     

基于仿生技术的高强度复合材料的研究进展

自然界造物的方式是人们制备高强度复合材料的榜样,自然材料的优异特性可以归结为长期自然进化和自然选择条件下所形成多尺度的多级组装结构。阐述了目前研究较多的仿生技术的特点,挖掘了这几类仿生材料的主要组成成分和多级结构实现高强度的机制,重点论述四大类仿生高强度复合材料:基于植物的仿生复合材料、基于动物的仿生复合材料、基于细菌的仿生复合材料、基于天然矿石的仿生复合材料的制备过程和增强机制的研究;揭示了通过仿生手段实现复合材料高强度的原理,并指出其应用领域和目前研究中存在的问题。     

基于有机金属卤化物钙钛矿材料的全固态太阳能电池研究进展

作为太阳能电池的光吸收剂,有机金属卤化物钙钛矿材料不仅具有高效的光吸收能力和载流子迁移率,还具有独特的双极性特征,能同时传输电子和空穴,使其成为优异的光伏材料,掀起了基于钙钛矿材料太阳能电池的研究热潮。介绍了近几年来基于有机金属卤化物钙钛矿材料的全固态太阳能电池的发展情况,总结了有机金属卤化物钙钛矿材料的结构和特性,对目前几类典型的钙钛矿太阳能电池进行了讨论,并展望了全固态钙钛矿太阳能电池的产业化应用前景。     

亚微米级Ti4O7的制备及其光热转换性能

光热转换是一种有效的太阳能利用技术,其效率主要取决于光热转换材料的光吸收能力。本研究通过低成本球磨法制备亚微米级的Ti₄O₇,采用扫描电镜、激光粒度仪、X射线衍射仪、差式扫描热分析仪表征其微观形貌、粒径大小、组成和比热容,用紫外-可见-近红外(UV-Vis-NIR)分光光度计和太阳光模拟器分别测试其光吸收能力和光热转换性能。结果表明,通过球磨法成功制备出粒径约0.35 μm的亚微米Ti₄O₇粉末,其太阳光全光谱吸收能力约89.5%,光热转换效率约73.7%。当亚微米级Ti₄O₇漂浮在水面时,太阳光水蒸汽产生效率提高至无光热材料条件下的2.15倍。因此,亚微米级的Ti₄O₇作为光热转换材料具有很大应用潜力。     

梯度结构热电材料的研究动态

为了获得高的热电能量转换效率,可以把不同单体联接制成多段热电装置形成梯度结构(FGM),能有效扩大工作温度区间;同时又可以使每段材料工作在其最佳温度范围内,获得最佳的热电优值,有效提高热电转换效率.概述了梯度结构热电材料的设计与研究现状,并简要介绍了梯度结构中的界面稳定性和性能表征.     

以R142b为工质的有机朗肯循环低温发电系统研究

研究了以R142b为循环介质、采用螺杆式膨胀机的低温热能有机朗肯循环发电系统.在热源温度低于80℃的条件下,膨胀机最大能量转化效率为6％,系统总效率5.16％.在系统膨胀效率达97％的情况下,传输能耗导致机械效率仅有48％-65％,因此系统总效率较低,但最大(火用)效率为32％.提高蒸发压力、降低冷凝压力是提升能量转化效率的根本途径.实验研究表明,降低膨胀机入口蒸汽干度对膨胀效率略有促进,主要由于少量液体参与膨胀减少了膨胀环节的渗漏,提高了膨胀效率.实验表明该低温热能发电系统可行,但系统效率较低,有待进一步优化提高.     

非金属夹杂物特性对钢铁材料疲劳性能影响的研究进展EI北大核心CSCD

本文综述了非金属夹杂物对钢铁材料疲劳性能的影响及研究现状,从夹杂物的角度出发,首先介绍非金属夹杂物特征提取的最新研究进展,分别从实验测量方法和数学公式科学统计方法两方面进行论述;其次根据夹杂物对于疲劳损伤的主要原理,介绍5种应用较为广泛的定量化分析夹杂物特征参数与钢材疲劳性能的数学模型;然后以夹杂物的形貌特征、力学性能以及与基体之间的相互作用为出发点,探究非金属夹杂物的特性对重载零件钢材疲劳性能的影响。最后指出从多角度解析非金属夹杂物对钢材疲劳性能的主要作用机理,构建非金属夹杂物对钢材疲劳寿命预测模型是未来该领域的研究重点。     

仿生材料在集水领域应用的研究现状

目前,淡水资源紧缺已经成为一个全球性的难题,特别是在一些干旱和欠发达地区,问题更加严峻。在自然界中,许多生物能够从雾气中获得水分,这为开发新颖的功能性集水材料提供了灵感。最近,在实际应用和基础研究方面,仿生集水材料作为一个热门的课题越来越受到人们关注。本文总结了纳米布沙漠甲虫、仙人掌和蜘蛛丝的集水机理,并叙述了仿生材料的合成、功能和集水效率,以及最近几年仿生材料新的发展。最后,对仿生集水材料在制备和应用过程中存在的主要问题进行总结并对未来发展趋势进行展望。     

Wavelength conversion based on FWM in a HNLF by using a tunable dual-wavelength erbium doped fibre laser source

In this paper, we propose and demonstrate a cost-effective wavelength converter utilising a highly nonlinear fibre (HNLF) and a tunable dual-wavelength fibre laser as the pump source. The proposed system uses only the pump source and a signal probe to generate a partially degenerate four-wave mixing (FWM) effect. An FWM conversion efficiency of ?12?dB is obtained at pump and signal powers at +13.3?dBm and +5 dBm, respectively, and it is predicted that a higher conversion efficiency is possible if a high power dual-wavelength fibre laser source is used.