創新點：中國科學院上海光學精密機械研究所吳衛平研究員課題組通過納秒激光直寫(xie) ，實現了成型多孔碳材料的石墨烯轉化，同時通過形成圖案化微納三維多孔結構，顯著增強了材料對太陽光的吸收，實現了更有效的傳(chuan) 質及熱管理，標準太陽光下（1 kW m−2）水蒸發速率達1.74 kg m−2 h−1。

關(guan) 鍵詞：納秒激光，多孔石墨烯，太陽能光熱，界麵蒸發

近年來，基於(yu) 微觀表界麵效應及局域化熱量調控理論，成功實現低能量密度太陽光的高效捕獲並用於(yu) 光熱界麵蒸發，為(wei) 低碳清潔能源的捕獲和高效利用提供了新的思路。納米多孔碳材料具有寬光譜吸收能力和高比表麵積等優(you) 勢，是太陽能光熱界麵蒸發的理想材料，但已報道的碳材料仍然麵臨(lin) 傳(chuan) 質受限、光吸收轉化效率低等方麵的問題，難以用於(yu) 更高效率的界麵蒸發。

中國科學院上海光學精密機械研究所的吳衛平研究員課題組，針對這些問題，提出並實現了納秒激光在生物質成型多孔碳表麵直接製備圖案化三維多孔石墨烯，並對其光熱局域性界麵蒸發進行了係統研究。通過納秒激光在成型多孔碳表麵掃描，使碳材料升華，形成了具有納米結構的多孔石墨烯陣列，同時製備了太陽能光熱蒸發器件，實現了增強的寬光譜吸收，太陽能轉化效率達到98.7%，作為(wei) 封麵論文發表在Advanced Materials Technologies雜誌上。

石墨烯具有高熱導率、高電導率，高機械強度等方麵的獨特優(you) 勢，正被廣泛研究並逐漸應用於(yu) 能源、光電器件、熱管理、複合材料、防腐等領域，是一種非常具有應用潛力的二維材料。具有特殊形貌的圖案化或者微納陣列結構的多孔石墨烯，將進一步擴展其應用領域。中科院上海光機所研究團隊利用納秒激光表麵掃描的方式，簡單、高效、低成本實現了生物質碳到圖案化多孔石墨烯的轉變，形成有序石墨烯陣列結構，並采用同步輻射疊層X射線斷層照相技術（Synchrotron X-ray ptychography）對材料的微納結構進行了表征。經過激光處理的碳材料，表現出更高的光學吸收能力，能有效將光能吸收並限製在表麵薄層並有助於(yu) 更優(you) 的熱量管理。此外，石墨烯具有的多孔疏鬆結構和高比表麵積等特征，加速了水分子的傳(chuan) 質和蒸發。納秒激光處理碳這一新方法，實現了圖案化多孔石墨烯的環保、低成本、高效製備，為(wei) 高效率太陽能光熱界麵蒸發提供了新的解決(jue) 方案。

WILEY

論文信息：

Nanosecond Laser Patterned Porous Graphene from Monolithic Mesoporous Carbon for High-Performance Solar Thermal Interfacial Evaporation

Fenghua Liu, Deyuan Lou, Enkang Liang, Yunjiao Gu, Zan Wang, Xiaowen Shi, Robert Bradley, Binyuan Zhao*, Weiping Wu*

Advanced Materials Technologies

DOI: 10.1002/admt.202101052

Advanced

Materials

Technologies

期刊簡介

Advanced Materials Technologies創刊於(yu) 2016年4月， 是一本刊載技術相關(guan) 的銜接材料科學和實際應用的高質量期刊，著重於(yu) 基於(yu) 新材料的先進工程、器件設計和新技術。Advanced Materials Technologies於(yu) 2017年初被Web of Science收錄，最新的影響因子為(wei) 5.969。