高熵合金基高溫太陽能光譜選擇性吸收涂層研究獲系列進展

高熵合金通常被定義為含有5個以上主元素的固溶體，且每個元素的摩爾比為5%～35%。作為合金材料界的新秀，它的問世打破了傳統(tǒng)合金設計理念。高熵合金具有優(yōu)異的力學、耐高溫、耐磨、耐蝕、抗輻照等性能，在很多領域均展現(xiàn)出了巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

近期，中國科學院蘭州化學物理研究所環(huán)境材料與生態(tài)化學研究發(fā)展中心高祥虎副研究員、劉剛研究員帶領的科研團隊，通過組分調(diào)控、構型熵優(yōu)化和結構設計，成功制備了系列高熵合金基高溫太陽能光譜選擇性吸收涂層。這種涂層由紅外反射層鋁、高熵合金氮化物、高熵合金氮氧化物和二氧化硅組成，其吸收率可達93.5%，發(fā)射率低于10%。

研究人員發(fā)現(xiàn)單層的高熵合金氮化物陶瓷也具有良好的本征吸收特性，因此，制備了一種結構簡單的涂層。他們以高熵合金氮化物作為吸收層，SiO2或Si3N4作為減反射層，得到的涂層吸收率可達92.8%，發(fā)射率低于7%，并可在650 ℃的真空條件下穩(wěn)定300 h。

研究人員通過將吸收涂層沉積在不同基底材料上，制備的涂層依然保持優(yōu)異的光學性能，并在鋁箔上實現(xiàn)了涂層的大規(guī)模制備。通過對不同入射角的吸收譜圖研究發(fā)現(xiàn)，吸收涂層在入射光角度為0～60°的范圍內(nèi)都具有良好的吸收率。研究人員模擬太陽光對吸收器表面進行照射，在太陽光照射下，涂層表面的溫度超過100 ℃，表明該材料在界面水蒸發(fā)研究領域具有重要應用價值。

(來源：中國科學院蘭州化學物理研究所)