新材料 | 高熵合金，可實(shí)現(xiàn) 93.5% 的高太陽能吸收率！
作為合金材料領(lǐng)域的新秀，高熵合金超越了傳統(tǒng)的合金設(shè)計(jì)理念，具有五種以上的元素，每種元素的摩爾比為5~35%。由于其高組態(tài)熵，通常呈現(xiàn)簡(jiǎn)單的固溶體結(jié)構(gòu)。高熵合金具有優(yōu)異的力學(xué)性能、耐高溫性、耐磨性、耐腐蝕性和耐輻射性，在許多領(lǐng)域顯示出巨大的發(fā)展?jié)摿?。光學(xué)模擬結(jié)合磁控濺射制備太陽光譜選擇性吸收膜最近，由中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所副教授高湘湖和劉剛教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組制備了一系列高熵合金基，通過成分調(diào)整、構(gòu)象熵優(yōu)化和使用高熵氮化物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)高溫和太陽能選擇性吸收涂層。研究人員設(shè)計(jì)了一種彩色太陽能選擇性吸收涂層，該涂層由鋁、高熵合金氮化物、高熵合金氮氧化物和二氧化硅組成的紅外反射層組成。它可以達(dá)到93.5%的高太陽吸收率和較低的熱發(fā)射率，超過普通合金的10%。研究人員發(fā)現(xiàn)，單層高熵合金氮化物陶瓷也具有良好的固有吸收特性。因此，制備了一種簡(jiǎn)單的涂層。它們使用高熵合金氮化物作為吸收層，SiO2或Si3N4作為增透層。涂層的吸收率可達(dá)到92.8%，發(fā)射率小于7%，在650°C的真空條件下可穩(wěn)定300小時(shí)。光譜選擇性吸收機(jī)理和熱穩(wěn)定性研究研究人員將吸收涂層沉積在不同的基材上，制備的涂層仍保持了優(yōu)異的光學(xué)性能，實(shí)現(xiàn)了鋁箔涂層的大規(guī)模制備。通過對(duì)不同入射角下吸收光譜的研究，發(fā)現(xiàn)該吸收涂層在入射光角度0-60°范圍內(nèi)具有良好的吸收性能。研究人員模擬陽光照射吸收體表面。在陽光照射下，涂層表面溫度超過100℃，表明該材料在界面水蒸發(fā)領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。上述工作開發(fā)了一種具有優(yōu)異光學(xué)性能和耐高溫性能的高溫太陽光譜選擇性吸收涂層，拓展了高熵合金在新能源材料領(lǐng)域的功能應(yīng)用。
