1、成果简介
清华大学物理系李群庆 研究员团队在《Carbon》期刊发表名为“Spray Coating of a Perfect Absorber Based on Carbon Nanotube Multiscale Composites”的论文，研究报告了一种基于碳纳米管（CNT）和炭黑颗粒的完美吸收体的设计和简单的喷涂工艺，该吸收体在400 nm至20μm的宽波长范围内具有超过99.9％的全向高吸收效率。将炭黑颗粒引入CNT溶液中以形成多尺度的全碳基纳米材料，从而有效地改变了喷涂层的形态，从而提高了光吸收率。
CNT-炭黑层的有前途的吸收特性不仅归因于碳纳米材料的固有光学特性，而且归因于有效捕获光的独特表面纳米结构。除了在涂层中用作吸收剂外，CNT更重要的是，用作炭黑颗粒之间的连接物，可大规模制备吸收体，这是改变表面形态的关键。全碳基涂层也被证明对太阳能集热和自清洁功能有效。溶液中碳纳米管和碳黑颗粒的混合方法的发展为实现基于碳纳米管的多功能喷涂层开辟了一条新途径，并将碳纳米管涂料的技术推广到了工业应用。
2、图文导读
图1。（a）碳纳米管碳黑溶液的制备和喷涂过程的示意图。（b）比例尺为200 nm的分散在乙醇溶液中的CNT的TEM图像。（c）比例尺为500 nm的纯CNT喷涂层的SEM图像。（d）炭黑粉末的照片。（e）比例尺为20μm的炭黑颗粒的SEM图像。（f）用比例尺为20μm喷涂的CNT-炭黑复合材料的SEM图像。（g）CNT-炭黑复合材料喷涂在布料上，作为一种柔软的完美吸收剂。
图2。CNT-炭黑复合材料喷涂涂层的表面形态。
图3。CNT-炭黑喷涂层作为吸收剂的宽带吸收特性
图4。（a）喷涂层的镜面反射率与入射角的关系。使用波长为550 nm的非偏振光进行测量。（b）在可见波长范围内由积分球测得的半球反射光谱。
图5。（a）碳纳米管-碳黑喷涂层表面形态的示意图。（b）添加了不同数量的炭黑颗粒的CNT溶液的图像。（c）在表面弯曲的玩具上喷涂涂料。（d）喷涂的CNT-炭黑层表面上的水滴图像，接触角为165°。
图6。（a）热像仪拍摄的快照，说明了由于高效吸收太阳光而导致的CNT-炭黑喷涂层的温度变化。（b）暴露于太阳光下的CNT-炭黑样品，CNT喷涂层和Si衬底的温度升高。
3、小结
总之，使用喷涂法在各种基材上大规模制备了由CNT和炭黑颗粒多尺度复合材料组成的全碳基吸收剂，并在宽波长范围内表现出超过99.9％的全向高吸收效率。所制备的黑色涂层显示出对太阳能集热有效，并且具有多功能性，具有超疏水作用，因此具有自清洁的表面。更重要的是，事实证明，CNT解决方案是用于高性能多功能材料系统的有前途的纳米级构建基块，特别是对于使用喷涂方法进行的大面积制备。碳基非制造技术的这一改进为修改或优化宏观碳纳米材料系统的性能开辟了一条新途径。可以通过针对不同开发目标的特定添加剂来最大化CNT的有前途的物理性能，并且基于喷雾的制备工艺有望克服批量方法的局限性。
文献：
https://doi.org/10.1016/j.carbon.2021.03.019
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