CTAM創(chuàng)始董事賈寶華教授表示局权，在吸收太陽光的同時抑制熱輻射損失(也稱為黑體輻射)對于高效的太陽能熱吸收器至關(guān)重要礼猪，但要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)卻極為困難。她解釋說：“這是因?yàn)榫苄欤鶕?jù)吸收的熱量和吸收體的特性硅盹，發(fā)射溫度不同，導(dǎo)致其波長有顯著差異莽每。但是我們已經(jīng)開發(fā)出了一種三維結(jié)構(gòu)的石墨烯超材料(structured graphenemeta materials, SGM)又竞，它具有很高的吸收性，可以選擇性地濾除黑體輻射辖备。”

這種三維結(jié)構(gòu)的石墨烯超材料由一層30納米厚的交替石墨烯薄膜和沉積在溝槽狀納米結(jié)構(gòu)上的介電層組成咸唇，該結(jié)構(gòu)兼作銅襯底以增強(qiáng)吸收呈驶。更重要的是，所述基板以矩陣排列來圖案化庆揩，以使得波長選擇性吸收的柔性可調(diào)諧性俐东。

石墨烯薄膜的設(shè)計(jì)吸收波長在0.28到2.5微米之間的光跌穗。銅基板的結(jié)構(gòu)使得它可以作為選擇性帶通濾波器订晌，抑制內(nèi)部產(chǎn)生的黑體能量的正常發(fā)射。這樣保留的熱量可以進(jìn)一步提高超材料的溫度蚌吸。因此锈拨，SGM可以快速加熱到83攝氏度。如果特定應(yīng)用需要不同的溫度羹唠，可以制備和調(diào)諧新的溝道納米結(jié)構(gòu)奕枢，以匹配特定的黑體波長。 “在我們之前的工作中佩微，我們展示了一種90納米石墨烯吸熱材料缝彬，”賈教授說。雖然它可以加熱到160攝氏度哺眯，“但它的結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜谷浅，包括四層：基底、銀層止槽、氧化硅層和石墨烯層椅砸。我們的新雙層結(jié)構(gòu)更簡單，不需要真空沉積揍久。制造方法可擴(kuò)展且成本低嫡服。”

這種新材料還將薄膜厚度顯著減少到三分之一而使用了較少的石墨烯，其薄度有助于更有效地將吸收的熱量傳遞到其他介質(zhì)迁耘，如水伴竹。此外，薄膜是疏水性的粤未，這有助于自我清潔报叁，而石墨烯層有效地保護(hù)銅層免受腐蝕，有助于延長超材料的壽命还桶。

“由于金屬基底的結(jié)構(gòu)參數(shù)是控制SGM整體吸收性能的主要因素公杰，而不是其固有特性，因此可以根據(jù)應(yīng)用需求或成本使用不同的金屬苛瞬，”Keng-Te Lin說许起，他是最近發(fā)表在《自然通訊(Nature Communications)》上的一篇關(guān)于超材料的論文的主要作者，也是Swinburne大學(xué)的研究員菩鲜。他指出园细，鋁箔也可以用來代替銅惦积，而不會影響性能。

Keng-Te說：“我們利用原型機(jī)薄膜來生產(chǎn)清潔的水猛频，并獲得了96.2%的令人印象深刻的太陽能-蒸汽效率狮崩。對于使用可再生能源的清潔水發(fā)電來說，這是非常有競爭力的鹿寻。”

他補(bǔ)充說睦柴，這種超材料還可以用于能量收集和轉(zhuǎn)換應(yīng)用、蒸汽發(fā)電毡熏、廢水凈化坦敌、海水淡化和光熱發(fā)電。

但仍然存在的一個挑戰(zhàn)是找到一種制造方法痢法，使基板可伸縮狱窘。

“我們正在與一家私營公司Innofocus Photonics Technology合作，該公司已將一臺涂層機(jī)商業(yè)化财搁，用于鋪設(shè)石墨烯和介電層愈饲，”賈教授說。“我們對此感到滿意蝉丧。我們現(xiàn)在正在尋找一種適合大規(guī)模生產(chǎn)銅基板的方法碴纺。”她補(bǔ)充道，一種可能的方法是采用roll-to-roll工藝鞭碳。

同時悴觅，研究人員還在繼續(xù)微調(diào)納米結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高SGM的穩(wěn)定性和吸收效率山滔。“至于商業(yè)化轰蜗，”賈教授說，“我們認(rèn)為這在一到兩年內(nèi)是可能的莉紊。”