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光(guang)熱轉(zhuan)(zhuan)換(huan)是(shi)一種將光(guang)能(特別(bie)是(shi)將豐(feng)富(fu)的(de)(de)太陽光(guang))轉(zhuan)(zhuan)換(huan)為(wei)熱能的(de)(de)技術。近些(xie)年(nian)，面對(dui)全球日益增長的(de)(de)能源需求以及(ji)化(hua)石能源消(xiao)耗過程中所帶來(lai)的(de)(de)環境問題，光(guang)熱轉(zhuan)(zhuan)換(huan)技術得到了(le)越(yue)來(lai)越(yue)多人的(de)(de)關注(zhu)。加之操(cao)作簡(jian)易和材料(liao)選擇(ze)豐(feng)富(fu)的(de)(de)優(you)點，該技術已經廣泛應用于海水淡化(hua)、光(guang)熱致(zhi)動、癌癥治療等領域。

最(zui)近，新加坡國立大(da)學Chen Po-Yen課題組設計了一種普適性的方法，利(li)用多(duo)種二維材料(liao)，通過兩相界面(mian)熱(re)不(bu)穩定性，實現(xian)了仿生微/納(na)多(duo)級結構(gou)的高效構(gou)筑，獲得(de)了具有寬(kuan)光譜高吸收及優異光熱(re)轉換特性的納(na)米(mi)涂(tu)層(ceng)。

為了(le)實現良好的(de)(de)光(guang)(guang)熱轉(zhuan)(zhuan)換，大量(liang)具(ju)有寬光(guang)(guang)譜(pu)吸收(shou)能力的(de)(de)光(guang)(guang)熱材(cai)料被開發出來。其(qi)中，隨(sui)著(zhu)具(ju)有獨特(te)且優異光(guang)(guang)電特(te)性的(de)(de)二維(wei)(wei)納米(mi)材(cai)料在近(jin)些(xie)年的(de)(de)快速(su)發展，越來越多的(de)(de)研究者希望利用二維(wei)(wei)材(cai)料來實現高效的(de)(de)光(guang)(guang)熱轉(zhuan)(zhuan)換，但是根據(ju)菲涅耳方(fang)程(cheng)(cheng)，如(ru)何通(tong)(tong)過簡便普適(shi)(shi)的(de)(de)方(fang)法減少(shao)(shao)二維(wei)(wei)材(cai)料所構(gou)建的(de)(de)涂層或薄膜的(de)(de)光(guang)(guang)反(fan)射問題，是必須面對的(de)(de)挑戰。盡管(guan)一些(xie)現有工作通(tong)(tong)過多孔框架(jia)構(gou)筑、微陣列加工等方(fang)法減少(shao)(shao)了(le)光(guang)(guang)的(de)(de)寬光(guang)(guang)譜(pu)反(fan)射，從而提高了(le)光(guang)(guang)的(de)(de)吸收(shou)率和光(guang)(guang)熱轉(zhuan)(zhuan)換效率，但是這(zhe)些(xie)微納結構(gou)的(de)(de)加工方(fang)法還存在制備過程(cheng)(cheng)復雜繁(fan)瑣、需(xu)要較(jiao)高的(de)(de)能耗、不適(shi)(shi)于大規(gui)模制備、普適(shi)(shi)性不強等缺點。

面對(dui)這些(xie)困難，本工作設計(ji)了(le)一(yi)種普適(shi)性的(de)(de)(de)(de)加工策略(lve)，利用(yong)多種二維(wei)材料(Ti3C2Tx MXene,rGO和(he)MoS2)所構建的(de)(de)(de)(de)活性涂(tu)層，通過兩(liang)相界(jie)面熱(re)(re)不(bu)穩(wen)定性，實現(xian)了(le)仿生(sheng)微/納多級結構的(de)(de)(de)(de)高(gao)效構筑與加工，獲得(de)了(le)具(ju)有寬光(guang)譜高(gao)吸收(高(gao)達93.2%)及(ji)優異光(guang)熱(re)(re)轉換特性的(de)(de)(de)(de)納米(mi)涂(tu)層，在一(yi)個(ge)太陽光(guang)照(zhao)射下(xia)，仿生(sheng)納米(mi)涂(tu)層的(de)(de)(de)(de)溫(wen)度可從室(shi)溫(wen)升至58.2到62.6℃。最(zui)后，該仿生(sheng)納米(mi)涂(tu)層在太陽光(guang)水汽蒸發和(he)可穿戴(dai)熱(re)(re)管理兩(liang)個(ge)領域，都(dou)展現(xian)出了(le)優異的(de)(de)(de)(de)適(shi)用(yong)性。