碳基光热材料用于同时产生蒸汽和发电（英文）

太阳能驱动的界面水蒸发(SIVG)技术是一种新兴的淡水生产技术，具有低能耗、环保、高效等优点。碳基光热材料(CPTMs)因其优异的光热转换性能，可以在SIVG过程中引入温度和盐度梯度，为SIVG系统中蒸汽和电力的产生提供巨大的潜力。本文综述了用于清洁水和发电的各类CPTMs的研究进展。在阐述SIVG的基本原理和关键评价指标的基础上，重点评述了包括氧化石墨烯、碳纳米管、碳点和炭化生物质材料在内的各种CPTMs的光热和SIVG性能，并对水电联产的研究现状进行了分析，提出了应对挑战的策略，旨在为用于同时产生蒸汽和发电的多功能碳基光热材料的发展提供一些指导。     

基于全光谱太阳光利用的光热转换材料研究进展

利用光热转换材料有效提高全光谱太阳光的利用及转换率,是目前国内外学者广泛关注的研究领域。本文综述了近年来主要研究的基于全光谱太阳光利用的光热转换材料类型及研究进展,分析了光热转换材料提高太阳光水蒸气产生效率的应用方式,介绍了太阳光水蒸气产生系统的优化设计模型,强调了低热导率的基质材料在系统中起到的作用,最后展望了光热转换材料在海水淡化领域的应用前景,并指出光热转换物理机制的深入探索和材料的规模化制备将成为未来重要的研究内容。     

用于水处理的光热转换碳材料的制备及应用进展

太阳能光热蒸发是实现水体处理的一种高效绿色技术,近年来受到了研究者们的密切关注。碳材料因具有宽光谱吸收能力和良好的光热性能,被认为是理想的太阳能光热转换材料。首先概述了光热转换碳材料及其光热转换原理,简要阐述了基于碳材料的太阳能蒸发系统的结构设计;重点介绍了应用于水处理领域的碳材料的制备方法;总结了光热转换碳材料在海水淡化、废水处理的应用现状;对水处理用光热转换碳材料的未来研究方向及发展进行了展望。可为光热转换碳材料在水处理领域应用的研究和发展提供一定的策略支撑。     

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。     

用于太阳能驱动蒸汽发生的低成本荷叶基炭膜（英文）

太阳能驱动的界面蒸发因其解决淡水资源短缺的潜力而备受关注。低成本、高效率的光热转换材料是其广泛应用的关键。本文通过简单的真空抽滤法制备了低成本的荷叶基炭膜,作为太阳能驱动蒸汽发生的光热转换介质。使用市售聚苯乙烯泡沫塑料和多孔纤维滤纸分别作为保温层和输水通道,在实验室自制的太阳蒸汽发生实时测试系统中,荷叶基炭膜的太阳能驱动水蒸发速率和太阳能蒸汽转换效率分别为1.30 kg/m~2 h和77.5%。同时,荷叶基炭膜在海水淡化和污水净化方面也表现出了优异性能。这些结果为低成本、环境友好的生物质基炭材料在太阳能驱动蒸汽发生中的广泛应用提供了可能。     

柔性多孔硅橡胶负载纳米CuS的太阳能蒸发性能研究

界面太阳能蒸发是一种高效、低成本的水净化技术,光热转换材料、微观结构热管理是实现高效太阳能驱动蒸汽产生的关键.聚二甲基硅氧烷(PDMS)是一种环保且结构可灵活设计的柔性硅橡胶,通过填料可有效改善硅橡胶的热导率系数.纳米硫化铜(CuS)在近红外光几乎100％吸收,是一种新型的光热转换材料.本工作以方糖为模板、纳米二氧化硅(SiO2)和铝粉(Al)为填料制备了多孔的SiO2-PDMS/PDMS-Al双层硅橡胶,分别构建隔热、导热层,通过聚乙烯醇(PVA)将纳米CuS附着于PDMS-Al层作为光热转换材料.这种硅橡胶复合材料不仅提高了光热转换材料的亲水性,太阳光吸收率达到97.3％,在1 kW/m2光照下能获得77.03％的蒸发效率,而且具有良好的循环稳定性.PDMS复合光热材料从微观结构上减少了界面太阳能蒸发过程中的热损失,对推广该技术应用于海水淡化、污水处理等具有重要的意义.     

我国科学家在太阳能海水淡化方面取得重要突破

<正>在"纳米科技"重点专项"表面等离激元高效光热转换机理、器件及太阳能热利用"项目支持下,南京大学朱嘉教授团队将氧化铝多孔模板与金属纳米颗粒自组装技术结合,创新性地设计了一种新型吸收体材料,在400nm到10μm波段具有99%的太阳光吸收效率。结合新型界面光热转换设计,将这种材料应用到海水淡化上,光热蒸汽转化效率可达90%,并且水质可以满足WHO的饮用水标准。     

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。     

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...     

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。     

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。     

碳基光热转换纳米材料的表面功能化和生物应用

光热治疗技术已经引起了广泛的重视,其走向应用的前提是开发出高效稳定的光热转换材料.碳基光热转换纳米材料具有毒性小、稳定性高等优点,已经成为了研究的热点.综述了碳基光热转换纳米材料(包括纳米碳管和石墨烯)的研究进展,重点论述了其表面改性技术(包括非共价键改性和共价键改性方法);随后总结了其表面功能化方法,主要有RGD、抗体、叶酸和DNA等靶向性功能化的修饰方法;最后介绍了其在光热治疗、近红外热成像等生物医药方面的应用.     

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。     

普鲁士蓝/氟化超支化聚氨酯复合涂层材料及其光热转换超疏水性能

首先制备氟化超支化聚氨酯(FHPU),然后与具有光热转化功能的普鲁士蓝(PB)纳米粒子复合,得到光热转换功能的PB/FHPU超疏水防结冰复合涂层材料。利用FTIR、TGA和DSC等测试分析了FHPU和PB/FHPU超疏水防结冰复合涂层材料的结构及性能,通过光热转换实验证明了复合涂层材料出色的光热性能;深入探究了PB纳米粒子的添加量对复合涂层材料表面性质和光热转化性能的影响。结果表明,当PB质量占FHPU的13%时,复合涂层材料可形成具有微纳结构的复合涂层,涂层表面最大接触角达157°,滚动角为1.8°。同时,该涂层在808 nm激光照射下10 s内温度可升高78.1℃,最高温度达到148.7℃。因而,光热转换功能性超疏水防结冰复合涂层材料具有良好的疏水、防结冰性能。      

石蜡/SiO_2/CuS纳米复合相变材料的制备用于太阳能的光热转换与存储

以石蜡作为相变材料,结合二氧化硅良好的热稳定性、化学稳定性和硫化铜优异的光热转换特性等优点,设计制备出新型"石蜡/SiO_2/CuS"纳米复合相变材料,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、热重分析仪和差示扫描量热法等分析测试手段对该复合材料的结构和相变储热性能进行表征,并在光照下测试了该复合相变材料的光热转换和热存储效果。结果表明,由于硫化铜的加入,复合相变材料的光热转换性能得到明显提升,这为将来太阳能的光热转换和存储利用提供了新思路。     

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。     

光热转换材料及太阳能热水器的现状和发展方向

太阳能的充分开发和利用离不开太阳能材料和技术的发展.主要从光热转换材料发展的角度阐述了光热转换材料在太阳能热水器中的应用.针对太阳能热水器产业的发展以及"太阳能热水器与建筑一体化"的研究和应用,探讨了今后平板太阳能热水器的研究和应用,从而确定了平板太阳能热水器是今后太阳能热水器的主要发展方向,提出了平板太阳能热水器普及推广亟需解决的几方面问题.     

氧化硅基杂化胶束负载Flav7光热剂的合成与性能研究

近年来, 由于具有较好的近红外区吸收、结构可调等特点, 有机小分子光热剂在生物医药领域展示出广阔的应用前景。然而, 大部分有机小分子光热剂仍面临水溶性较差、生物稳定性不佳、光热转换效率较低等挑战。本研究发展了一种简便的合成方法, 制备了负载Flav7的氧化硅基杂化胶束(FPOMs)用于高效的光热治疗。首先利用嵌段共聚物PS₁₃₂-b-PAA₁₆自组装行为负载疏水近红外有机小分子Flav7得到胶束体系, 进一步引入3-巯基丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)和聚乙二醇(PEG)对上述胶束体系进行结构固定和表面改性得到FPOMs。研究表明, 在808 nm波长激光的激发下, FPOMs展现出优异的光热稳定性和较高的光热转换效率(46.7%)。细胞实验证实FPOMs具有良好的生物相容性和光热毒性, 有望作为一类新型的纳米光热剂用于肿瘤高效安全光热治疗。     

高光热效应碳球的快速制备及肿瘤细胞光热治疗

光热治疗是一种非侵入式的新型肿瘤治疗手段,可弥补传统治疗方式的不足。碳纳米材料作为一种高效的光热剂,在肿瘤光热治疗中表现出巨大的应用潜力。本研究采用超声辅助法使邻苯三酚与甲醛5 min快速聚合,经煅烧处理制备了单分散、粒径均一的碳球。该碳球兼具优良的细胞生物相容性和高光热转换效率。在808 nm近红外光照射下,碳球呈现良好的光热效应和光热稳定性,光热转换效率达到41.4%。细胞实验表明,碳球无明显细胞毒性,对肿瘤细胞具有显著的光热杀伤效果。制备的高光热效应碳球光热剂有望用于肿瘤光热治疗。     

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.