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中澳科學(xué)家開(kāi)發(fā)出溫控納米光學(xué)材料

【字體: 】 發(fā)布日期:2017-08-23 16:53:47  點(diǎn)擊次數:2685

日前,南開(kāi)大學(xué)物理學(xué)院教授張國權研究組與澳大利亞國立大學(xué)教授尤里·基夫沙爾研究組共同開(kāi)發(fā)出一種新型溫控納米材料,在節能方面有巨大的應用潛力。這項研究從納米顆粒折射率和溫度的變化關(guān)系著(zhù)手,當改變溫度時(shí),納米顆粒的折射率發(fā)生變化,從而對納米材料的光學(xué)性質(zhì)和功能進(jìn)行調節和控制。研究論文發(fā)表在國際著(zhù)名學(xué)術(shù)期刊《先進(jìn)功能材料》上。

領(lǐng)銜研究者之一、南開(kāi)大學(xué)與澳大利亞國立大學(xué)聯(lián)合培養的博士后徐雷介紹說(shuō),調溫原理類(lèi)似于汽車(chē)后玻璃防起霧的加熱絲,通過(guò)一些微型加熱元件對這種納米材料局部區域加熱,另外也可通過(guò)激光照射等方式實(shí)現加熱過(guò)程。

徐雷說(shuō),這種新型納米材料非常薄,厚度只有普通頭發(fā)絲的幾百分之一,是由許多納米顆粒經(jīng)過(guò)一定尺寸設計和排列組成的。這些納米顆粒的尺寸和光的波長(cháng)在同一量級,可以和光產(chǎn)生共振,實(shí)現對光的傳播軌跡和特性的操控。

記者了解到,這種納米結構的巨大應用潛力體現在節能方面。比如,可以將其集成到目前的汽車(chē)窗戶(hù)上,通過(guò)控制入射到車(chē)內的太陽(yáng)光能量實(shí)現對車(chē)內溫度的有效控制,防止夏季因暴曬在太陽(yáng)光下而導致的車(chē)內溫度過(guò)高等問(wèn)題;還可以將其集成到房屋窗戶(hù)上,根據季節變化來(lái)控制進(jìn)入室內的太陽(yáng)光能量。

另外,這種材料通過(guò)反射指定波長(cháng)的光,可以實(shí)現對從紫外線(xiàn)到紅外線(xiàn)的輻射防護。這種納米材料輕小便捷,還很容易與各種儀器或設備結合,可有效屏蔽目前很多機械工業(yè)和各種超凈工作臺等場(chǎng)所中的紅外與紫外危害。

通過(guò)設計納米顆粒的尺寸和排列,這種納米材料也可以用來(lái)實(shí)現對各種噪聲的屏蔽,從而提高各類(lèi)科學(xué)實(shí)驗的質(zhì)量。

談到該材料的實(shí)際應用,徐雷表示,這種溫控納米光學(xué)材料有望進(jìn)一步促進(jìn)室內植物栽培技術(shù),通過(guò)不同季節來(lái)控制太陽(yáng)光不同波段入射量,不僅能合理利用太陽(yáng)光實(shí)現節能,還可有效提升植物栽培的效率與質(zhì)量。

據了解,納米光學(xué)主要通過(guò)電磁場(chǎng)和納米顆粒之間的相互作用實(shí)現對光的操控,在高效信息處理與存儲、光學(xué)計算、超分辨成像、生物傳感及治療等方面都有很重要的應用前景。近年來(lái),納米光學(xué)作為一個(gè)新興研究領(lǐng)域已引發(fā)全世界范圍內廣泛的研究熱潮,并發(fā)展成最有前景的研究領(lǐng)域之一。


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