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一种金属纳米微球相切结构的太阳能光谱选择性吸收超材料及制备方法技术

技术编号:41358708 阅读:39 留言:0更新日期:2024-05-20 10:09
本发明专利技术属于太阳能光热利用领域,具体涉及一种金属纳米微球相切结构的太阳能光谱选择性吸收超材料及制备方法。所述材料结构包含三层,上层为具有相切结构的金属纳米微球层、中间层为介质层、底层为金属层该材料应用于太阳辐射电磁波高效转换为热能的场景,能够实现太阳能光谱的宽频吸收和红外波谱的低辐射特性,兼具厚度薄、吸收高、成本低、易调控、制造工艺简单、耐高温等优点,是一种高效光热转换材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于太阳能光热利用领域,具体涉及一种金属纳米微球相切结构的太阳能光谱选择性吸收超材料及制备方法


技术介绍

1、调查显示,太阳光每小时照射到地球上的能量可达6.3×1020j,大约为1.5×1010t煤充分燃烧后释放出的热量。因此,高效地利用太阳能是解决能源问题的有效方法。太阳能光热材料可以最大程度地将太阳辐射转换为热能,在热发电、热催化、海水淡化、灭菌、以及热响应传感器等方面有着广泛的应用。

2、太阳能光谱选择性吸收材料需要在太阳能光谱具有高吸收,同时在红外波谱具有低辐射功能。传统光热材料通常在太阳能光谱具有高吸收率,但是无法同时实现红外波谱低辐射功能。因此,随着传统光热材料持续吸收太阳能,其表面温度逐渐升高,根据斯蒂芬玻尔兹曼辐射定律,温度越高的物体,其向外界辐射的能量越大,从而降低了光热材料的光热转换效率,单纯依靠传统材料掺杂或复合等手段无法突破这一瓶颈问题。现有的太阳能光谱选择性吸收材料都存在吸收频带窄、耐热性差、结构过厚或发射率高等问题,无法满足太阳能光谱选择性吸收材料“太阳能光谱宽吸收”和“红外低辐射”的双重需求。

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【技术保护点】

1.一种金属纳米微球相切结构的太阳能光谱选择性吸收超材料,其特征在于,所述材料结构包含三层,上层为具有相切结构的金属纳米微球层、中间层为介质层、底层为金属层,所述材料总厚度范围50 nm~2300 nm。

2.根据权利要求1所述的一种金属纳米微球相切结构的太阳能光谱选择性吸收超材料,其特征在于,所述具有相切结构的金属纳米微球层,微球直径记为p,尺寸范围为3 nm~20 nm,金属种类是Al、Ti、Au、Ag、Cu、Mo、W等金属中的一种金属或多种组成的合金。

3.根据权利要求1所述的一种金属纳米微球相切结构的太阳能光谱选择性吸收超材料,其特征在于,所述介质层厚度记...

【技术特征摘要】

1.一种金属纳米微球相切结构的太阳能光谱选择性吸收超材料,其特征在于,所述材料结构包含三层,上层为具有相切结构的金属纳米微球层、中间层为介质层、底层为金属层,所述材料总厚度范围50 nm~2300 nm。

2.根据权利要求1所述的一种金属纳米微球相切结构的太阳能光谱选择性吸收超材料,其特征在于,所述具有相切结构的金属纳米微球层,微球直径记为p,尺寸范围为3 nm~20 nm,金属种类是al、ti、au、ag、cu、mo、w等金属中的一种金属或多种组成的合金。

3.根据权利要求1所述的一种金属纳米微球相切结构的太阳能光谱选择性吸收超材料,其特征在于,所述介质层厚度记为h,尺寸范围为20~200 nm,所述介质为氧化物,氮化物,碳化物,硫化物,半导体或有机物,具体包括sio2、sio、al3o2、tio2、si3n4、zns和聚氯乙烯等。

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【专利技术属性】
技术研发人员:刘晓明任志宇王强施箫琳郭金正刘才溢张芷嘉高海翔于海荣万磊
申请(专利权)人:东北大学
类型:发明
国别省市:

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