中国科学院上海光学精密机械研究所(简称:上海光机所)成立于1964年5月,是我国建立最早、规模最大的激光科学技术专业研究所。发展至今,已形成以探索现代光学重大基础及应用基础前沿、发展大型激光工程技术并开拓激光与光电子高技术应用为重点的综合性研究所。研究...
中国科学院上海光学精密机械研究所(简称:上海光机所)是我国建立最早、规模最大的激光专业研究所,成立于1964年,现已发展成为以探索现代光学重大基础及应用基础前沿研究、发展大型激光工程技术并开拓激光与光电子高技术应用为重点的综合性研究所。重...
上海光机所国际合作工作始终围绕上海光机所的主责主业,以服务重大任务和国家需求为牵引,强化目标导向,注重内外集成协同,加强重大国际合作任务的谋划。坚持“战略布局,需求牵引,技术引领,合作共赢”的原则,基于科技部授予的国家国际科技合作基地及本单位学科技术优势,围绕“一带一路”国家倡议,深化拓展与发达国家实质性合作,夯实海外机构建设,积极培育和发起国际大科学计划,加强国际组织任职推荐,组织相关国际会议等,汇聚各类国际人才,建立以“平台-人才-项目-组织”合作模式,融入全球创新合作网络,助力上海光机所成为国际一流科研机构。上海光机所国际合作一直得到所领导的高度重视,历届所长亲自主管国际合作。1972年,上海光机所接待诺贝尔奖的美籍华裔科学家杨振宁,标志着我所第一次对外开放。2007年,被科技部首批授予“科技部国际科技合作基地”。2016年,科技部首次对全国2006-2008年间认定的113家国际合作基地进行了评估,上海光机所获评“优秀”。2021年,科技部首次对全国719家国际合作基地进行了评估,上海光机所持续获评“ 优秀”。王岐山副主席到上海光机所视察时,对上海光机所近几年取得的系列科技成果,以及重大国际合作项目“中以高功...
作为我国建立最早、规模最大的激光科学技术专业研究所,和首批上海市科普教育基地之一,中国科学院上海光学精密机械研究所(简称:上海光机所)在致力于科技创新的同时,十分重视科普工作。多年来,上海光机所借助科研院所强大的科普资源优势,围绕光学与激光科学技术,积极开展公众开放日、科普讲座、科技课堂、科普作品创...
超强激光科学卓越创新简报
(第三百三十期)
2022年12月5日
上海光机所在纳秒激光直写图案化石墨烯及其高效太阳能界面蒸发研究方面取得进展
近期,中国科学院上海光学精密机械研究所薄膜光学实验室研究团队实现了采用纳秒激光直写图案化制备三维多孔石墨烯,并利用其微观结构增强光吸收,实现传质与热量的有效调控,从而促进微观界面蒸发,相关研究成果以“Nanosecond Laser Patterned Porous Graphene from Monolithic Mesoporous Carbon for High-Performance Solar Thermal Interfacial Evaporation”为题发表于Advanced Materials Technologies上,并被选为封面。
基于微观表界面效应及局域化热场调控,实现低能量密度太阳光能的高效利用并应用于光热界面蒸发的策略,为低碳清洁能源的获取和高效利用提供了新的思路。纳米多孔碳材料具有优异的宽光谱吸收能力和高比表面积等特征,是太阳能光热界面蒸发的理想材料,但仍然面临传质受限、光吸收转化效率低等方面的问题,使其难以实现更高效率的太阳能界面蒸发。
针对这一问题,研究团队提出并实现了利用纳秒激光在生物质成型多孔碳表面图案化三维多孔石墨烯的直接制备,并对其光热局域性界面蒸发进行了系统研究。研究人员采用纳秒激光表面扫描使碳材料升华的新方法,简单、高效、低成本地实现了生物质碳到石墨烯的转变,形成了新型有序多孔石墨烯阵列结构,并采用同步辐射叠层X射线断层照相技术(Synchrotron X-ray ptychography)对材料的微纳结构进行了表征。经过激光处理的碳材料表现出更高的光学吸收能力,图案化的石墨烯高效率地将光能吸收并限制在表面薄层,实现了优化的热量管理。多孔石墨烯具有疏松三维结构和高比表面积的特点,为水分子的传质和蒸发提供了适宜的路径和界面,实现了更高效率的太阳光-蒸汽转化。
该项工作证实了纳秒激光便捷高效制备图案化三维石墨烯的可行性,表明了脉冲激光制备图案化三维纳米结构,在高效率太阳能光热界面蒸发用材料制备方面的优势和应用前景。
相关工作得到了中科院特别研究助理资助等项目的支持。
图1 纳秒激光直写图案化石墨烯应用于光热界面蒸发
图2 论文封面
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