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據中國(guo)科(ke)學(xue)院蘭州化學(xue)物(wu)理研究所(suo)（簡稱：蘭州化物(wu)所(suo)）消息(xi)，高熵材料的(de)多主元設計為功能(neng)材料的(de)研究與應用提(ti)供了一(yi)個充滿潛力的(de)平臺。其豐富(fu)的(de)結構(gou)特征和廣闊的(de)成分空(kong)間(jian)，允許通過精確選擇元素組(zu)合來(lai)調(diao)控(kong)材料的(de)電子(zi)結構(gou)，從而調(diao)整費米能(neng)級附近(jin)的(de)電子(zi)態密(mi)度，促進d-d帶間(jian)躍遷(qian)，對于開發高效(xiao)光熱(re)轉(zhuan)換(huan)材料具有重要意(yi)義(yi)。

蘭州(zhou)化(hua)物所資源(yuan)化(hua)學與(yu)能源(yuan)材料研(yan)究中心高(gao)祥虎研(yan)究員(yuan)團(tuan)隊多年來致力于(yu)(yu)高(gao)熵(shang)氮化(hua)物薄膜的(de)設計制備和光(guang)熱(re)(re)轉換性(xing)能研(yan)究。研(yan)究人(ren)員(yuan)通過反應磁控濺(jian)射法制備出高(gao)熵(shang)氮化(hua)物基光(guang)譜選擇(ze)性(xing)吸收(shou)涂層，賦予了織物優異的(de)光(guang)熱(re)(re)轉化(hua)能力，且具有良好的(de)可(ke)穿戴性(xing)，有助于(yu)(yu)實現人(ren)體熱(re)(re)管(guan)理，降(jiang)低(di)了因(yin)取暖產(chan)生的(de)能源(yuan)消耗，相關成果發表在Advanced Science(2023,10,2204817)上。然而(er)，高(gao)熵(shang)光(guang)譜選擇(ze)性(xing)吸收(shou)涂層的(de)光(guang)熱(re)(re)機制尚不(bu)明確，且其高(gao)溫熱(re)(re)穩定性(xing)仍不(bu)足。

圖1.槽式聚光發(fa)電的設計理念和(he)高熵工程的理論基礎

基于高(gao)熵(shang)氮(dan)化物光(guang)吸收(shou)材料(liao)的(de)(de)前期研(yan)究(jiu)，為滿足(zu)聚光(guang)太陽能(neng)系(xi)統(tong)高(gao)溫（750°C）工況下的(de)(de)應用需求，研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)精(jing)心選擇了(le)構(gou)成(cheng)元素，并系(xi)統(tong)性地研(yan)究(jiu)了(le)高(gao)熵(shang)設(she)計(ji)對材料(liao)電子結(jie)(jie)構(gou)的(de)(de)影響（圖1）。研(yan)究(jiu)結(jie)(jie)果(guo)顯(xian)示，高(gao)熵(shang)氮(dan)化物的(de)(de)復(fu)雜能(neng)帶(dai)(dai)(dai)結(jie)(jie)構(gou)顯(xian)著提高(gao)了(le)費米能(neng)級附近的(de)(de)態密度。同時，平坦的(de)(de)能(neng)帶(dai)(dai)(dai)結(jie)(jie)構(gou)拓寬了(le)材料(liao)的(de)(de)太陽能(neng)吸收(shou)范圍，并增強了(le)帶(dai)(dai)(dai)間(jian)躍遷效(xiao)應，提升(sheng)了(le)材料(liao)的(de)(de)太陽能(neng)吸收(shou)性能(neng)。

圖2.涂層的熱穩(wen)定性和(he)光熱轉換(huan)效率(lv)評估(gu)

該團隊通(tong)過反(fan)應(ying)磁控濺射法制備(bei)出(chu)(chu)由高(gao)熵(shang)氮化(hua)(hua)物吸收層(ceng)(ceng)和(he)(he)(he)(he)氮化(hua)(hua)硅(gui)減反(fan)射層(ceng)(ceng)組成(cheng)的(de)(de)雙層(ceng)(ceng)光(guang)譜選(xuan)擇(ze)性(xing)吸收涂層(ceng)(ceng)。在(zai)太陽光(guang)譜波段（0.3-2.5μm）表現出(chu)(chu)92.7%的(de)(de)吸收率，紅外(wai)波段的(de)(de)熱(re)發(fa)(fa)射率僅(jin)為(wei)(wei)8.4%。在(zai)1 kW·m-2模擬太陽光(guang)輻照條件下，涂層(ceng)(ceng)表面(mian)溫度在(zai)10分鐘內可達到83.3°C；在(zai)戶外(wai)應(ying)用中，其(qi)平衡溫度與非選(xuan)擇(ze)性(xing)涂層(ceng)(ceng)的(de)(de)差異高(gao)達~21°C，展(zhan)現出(chu)(chu)優異的(de)(de)光(guang)熱(re)轉換效(xiao)率和(he)(he)(he)(he)光(guang)譜選(xuan)擇(ze)性(xing)。此外(wai)，得益于(yu)高(gao)熵(shang)效(xiao)應(ying)和(he)(he)(he)(he)緩慢擴散效(xiao)應(ying)帶(dai)來的(de)(de)結(jie)(jie)構穩(wen)定性(xing)，該涂層(ceng)(ceng)在(zai)750°C退火后仍保持了出(chu)(chu)色的(de)(de)光(guang)學(xue)性(xing)能（圖(tu)2）。該涂層(ceng)(ceng)憑借其(qi)出(chu)(chu)色的(de)(de)光(guang)熱(re)轉換能力、優異的(de)(de)熱(re)穩(wen)定性(xing)和(he)(he)(he)(he)簡單易于(yu)規模化(hua)(hua)生(sheng)產(chan)的(de)(de)雙層(ceng)(ceng)結(jie)(jie)構，在(zai)提升槽式聚光(guang)發(fa)(fa)電系統(tong)效(xiao)率方(fang)面(mian)具有重要意義，并為(wei)(wei)能源新質生(sheng)產(chan)力發(fa)(fa)展(zhan)提供了技(ji)術(shu)支撐。相關研究(jiu)成(cheng)果發(fa)(fa)表在(zai)Advanced Functional Materials(2024,2411316)上。趙鵬博(bo)士(shi)為(wei)(wei)論(lun)文的(de)(de)第一作者，高(gao)祥(xiang)虎研究(jiu)員和(he)(he)(he)(he)何(he)成(cheng)玉(yu)博(bo)士(shi)后為(wei)(wei)共同通(tong)訊作者。

以上工作得到了(le)甘肅(su)省(sheng)重大科技專項、中國科學院西部之光和蘭州化物(wu)所“十四五”規劃(hua)重大突破(po)等項目支持。