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国际新研发:石墨烯“智能表面”,能够调整可见光谱

2021-04-17 16:142830
 曼彻斯特大学石墨烯研究所的研究人员创造了具有独特的可调谐范围的光学器件,覆盖整个电磁波谱,包括可见光。
石墨
该器件的可调谐性是通过一种被称为 "电夹层 "的过程实现的,在这种情况下,锂离子被夹在多层石墨烯(MLG)片之间,提供了对电、热和磁特性的控制。
  MLG器件被层压并真空密封在一个低密度聚乙烯袋中,从可见光到微波辐射的光学透明度超过90%。
  电荷由灰转金
  在充电(插层)或放电(去插层)过程中,MLG的电学和光学特性发生了巨大变化。由于顶部石墨烯层在可见光体系中的高吸收率(>80%),放电后的器件呈现深灰色。当器件完全充电时(约3.8V),石墨烯层呈现金色。利用薄膜干涉等光学效应,可实现的颜色空间可以丰富到包括从红色到蓝色的范围。
  该研究的主要作者说。"我们通过融合石墨烯和电池技术,制造了一类新的多光谱光学器件,具有以前无法实现的变色能力。
  "基于石墨烯的智能光学表面的成功展示使许多科学和工程领域的潜在进步成为可能。"
  例如,动态热毯可以选择性地反射可见光或红外光,并允许卫星从面向太阳的一侧反射辐射,同时从其阴影面发射辐射。同样,当处于地球阴影中时,该毯可以使卫星免受深空冷却。这些行动将比静态热涂层更有效地调节内部温度。
  之前的研究已经利用单层和多层石墨烯研究了微波、太赫兹、红外和可见光等特定波长范围的器件。但如何将覆盖范围扩大到可见光,同时保持较长波长的光学活性,这是一个挑战,需要在器件结构上进行创新,克服光学器件与电化学电池集成的既有困难。
  "在这里,我们使用基于石墨烯的锂离子电池作为光学器件,"他补充道。"通过控制石墨烯的电子密度,我们现在能够在同一个装置上控制从可见光到微波波长的光。"
  研究人员说。"少层石墨烯通过充电对其光学特性进行了前所未有的控制。这种器件可以在许多领域找到应用:从自适应光学到热管理。"
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