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時(shí)間:2016-06-29 來(lái)源:中國(guó)科學(xué)報(bào) |
本報(bào)訊 近日,日本國(guó)立研究所材料納米構(gòu)造中心納米系統(tǒng)光子學(xué)組研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)數(shù)值計(jì)算發(fā)現(xiàn),過(guò)渡金屬氮化物和碳化物納米顆粒能有效吸收陽(yáng)光。同時(shí)實(shí)驗(yàn)證實(shí),當(dāng)?shù)锛{米顆粒分散于水中時(shí),會(huì)迅速提升水溫。通過(guò)有效利用陽(yáng)光,這些納米顆粒可能被應(yīng)用于水的加熱和蒸餾。 水和空氣加熱占家庭能源消耗的55%。如果陽(yáng)光可以高效地轉(zhuǎn)化為熱量,那么無(wú)需使用電能來(lái)加熱水和空氣將成為可能,從而減少二氧化碳的排放量。利用常規(guī)的太陽(yáng)能集熱器和集熱管吸收陽(yáng)光的方法會(huì)由于熱傳導(dǎo)方式導(dǎo)致熱量損失。由于納米顆粒分散在介質(zhì)中時(shí)可直接加熱包括水在內(nèi)的介質(zhì),因此而備受關(guān)注。 最近,上述研究團(tuán)隊(duì)和日本國(guó)立研究所環(huán)境與能源材料部高級(jí)研究員Naoto Umezawa共同通過(guò)第一性原理計(jì)算來(lái)尋找適合光熱轉(zhuǎn)換的納米顆粒材料,并估算其物理性能。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),過(guò)渡金屬氮化物和碳化物——陶瓷能夠高效吸收陽(yáng)光。 此外,在將氮化鈦(TiN)從眾多過(guò)渡金屬氮化物中挑選出后,研究團(tuán)隊(duì)將TiN納米顆粒分散進(jìn)水中,并對(duì)水溶液進(jìn)行光照。在這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中,研究團(tuán)隊(duì)證實(shí)TiN納米顆粒能以接近90%的高效率將陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為熱量。由于TiN納米顆粒表現(xiàn)出寬帶等離子體共振,因此在每個(gè)納米顆粒基上TiN納米顆粒的陽(yáng)光吸收效率可能比金、碳納米顆粒的更高。 在未來(lái)的研究中,該團(tuán)隊(duì)正計(jì)劃將所得成果應(yīng)用于地?zé)?、水熱、污水和海水的蒸餾上。除了這個(gè)項(xiàng)目,該研究團(tuán)隊(duì)還致力于其他納米顆粒的應(yīng)用,諸如介于聚合物和納米顆粒之間的高分子材料的發(fā)展、納米顆粒介導(dǎo)的化學(xué)反應(yīng)研究。(盛夏) 《中國(guó)科學(xué)報(bào)》 (2016-06-28 第6版 前沿) |