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具有高吸收性能的柔性超黑表面

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超黑表面在热辐射等领域发挥着重要作用,为了制备具有宽光谱高吸收特性的超黑表面,并且简化制备流程、降低成本,提出一种基于飞秒激光和倒模技术的制造方法。实验以激光加工的铜片为母版,探究激光参数对微结构形貌尺寸的影响,选取合适参数进行周期性微结构的加工。利用二次模具将周期性微结构与黑漆基底进行结合,获得一种在太阳光谱宽波段具有全向高吸收性能的柔性超黑表面。最后,利用超黑表面联合氧化铟锡(IndiumTin Ox-ide,ITO)透明玻璃提出一种太阳能吸收器设计方法,并进行户外实验验证。实验结果表明:超黑表面在太阳光谱波段具有高达 98。3%的正入射吸收率,入射角为 70°大角度时,超黑表面仍具有 90%以上的吸收率。覆盖有ITO透明玻璃的太阳能吸收器最高可提升 4℃的器件温度。整体工艺制备流程简单,成本低廉,超黑表面具有柔性基底且可大面积扩展。
Flexible ultrablack surface with high absorption performance
Ultrablack surfaces are vital in thermal radiation and other fields.This study introduces a cost-effective method to create ultrablack surfaces with broad spectral and high absorption traits using femtosecond laser and reverse molding technology.It investigates the impact of laser parameters on the morphology and size of copper surface microstructures,determining optimal parameters for period-ic microstructure processing.The research develops a process flow that integrates secondary molds with black paint substrates,achieving a flexible ultrablack surface with high absorption across the solar spectrum.An innovative solar absorber design using the ultrablack surface and ITO transparent glass is tested through outdoor experiments.The results demonstrate absorption rates of up to 98.3%for normal incidence and over 90%at a 70° angle.The solar absorber with ITO glass can increase the de-vice temperature by up to 4℃.The process is simple,cost-effective,and suitable for large-scale appli-cation due to its flexible substrate.

femtosecond laser fabricationinverted moldultrablack surfaceabsorption ratemicro-structure array

吴家政、安阳、李炜

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中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033

中国科学院大学,北京 100049

飞秒激光加工 倒模 超黑表面 吸收率 微结构阵列

国家自然科学基金资助项目国家自然科学基金资助项目

6213400962121005

2024

光学精密工程
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 中国仪器仪表学会

光学精密工程

CSTPCD北大核心
影响因子:2.059
ISSN:1004-924X
年,卷(期):2024.32(15)