太陽(yáng)，作為地球上萬(wàn)物生靈的能量源泉，通過(guò)太陽(yáng)光輻射的形式向地球輸送著約1.72E17瓦功率的能量，幾乎是人類文明當(dāng)前能量消耗功率的近9千倍。圍繞太陽(yáng)能的有效利用，人類一直以來(lái)展開了諸多探索，催生了太陽(yáng)能光熱、光伏和光化學(xué)等諸多研究領(lǐng)域。太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)換是一種人們廣泛利用的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程。幾乎所有材料都具備一定的吸收太陽(yáng)光的能力，材料吸收光線之后將光能轉(zhuǎn)換并存儲(chǔ)為內(nèi)部晶格振動(dòng)、電子碰撞的熱能。

然而，材料中的熱能是不容易保存的，吸光后的高溫材料總是通過(guò)自身熱輻射的形式將熱能耗散給更為低溫的周圍環(huán)境。通過(guò)調(diào)控材料表面光譜吸收性能，可以既有效地吸收太陽(yáng)光能量，又抑制自身的熱輻射能量損耗，從而最大化利用太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)換，這種表面光學(xué)能源材料叫做選擇性吸收膜（Spectrally selective absorber，SSA）。自20世紀(jì)中旬由以色列科學(xué)家提出以來(lái)，SSA不斷發(fā)展至今，已廣泛應(yīng)用于太陽(yáng)能熱利用、熱光伏、熱電等領(lǐng)域。

碳基吸光材料（如，炭黑，碳納米管等）一般具有高的太陽(yáng)光吸收率（αsolar 》0.90），在許多太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換利用領(lǐng)域一直起著關(guān)鍵作用。然而，由于過(guò)高的熱輻射率（》95%），這些碳基材料也往往引起巨大的能量損失，進(jìn)而阻礙了太陽(yáng)光熱轉(zhuǎn)換利用效率。

清華大學(xué)程虎虎博士、曲良體教授團(tuán)隊(duì)首次提出了一種基于還原氧化石墨烯的選擇性吸收膜（G-SSA）。通過(guò)簡(jiǎn)單地調(diào)控石墨烯二維納米片的還原程度與還原氧化石墨烯（rGO）的鍍層厚度，不僅保證了高的太陽(yáng)光吸收率（αsolar ≈ 0.92），同時(shí)具有碳材料中報(bào)道的最低熱發(fā)射率（≈4%）。與傳統(tǒng)的碳基吸光材料相比，G-SSA的熱發(fā)射率降低了約95.8%，并且G-SSA的光學(xué)截止波長(zhǎng)在1.1-3.2 μm內(nèi)廣譜可調(diào)。更重要的是，這種簡(jiǎn)便溶膠-凝膠法制備的G-SSA具備800℃下達(dá)96小時(shí)的耐熱性能，這是其他陶瓷基或者光子晶體基選擇性吸收膜所不容易達(dá)到的?；贕-SSA，他們發(fā)現(xiàn)，在太陽(yáng)光照射下產(chǎn)生高溫使水具有超快的蒸汽逃逸速度（0.94 mg cm?2 s?1）。

該項(xiàng)工作將為發(fā)展耐高溫的選擇性吸收膜提供新的策略，并在太陽(yáng)能光熱以及表面吸光調(diào)控等領(lǐng)域具有重要意義。相關(guān)論文在線發(fā)表在Advanced Science （DOI:10.1002/advs.201903125）上。

該論文第一作者為清華大學(xué)博士研究生廖啟華，研究工作受到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目，國(guó)家自然科學(xué)基金，清華大學(xué)自主科研項(xiàng)目，清華-佛山研究院項(xiàng)目的支持。

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