象飞蛾的眼睛一样工作:石墨烯吸光能力获突破

蛾属于鳞翅目昆虫,大多是夜行性动物,喜欢在光亮处聚集,除路灯外,野外的篝火、手电筒光,家中的灯光、烛光及一些其的亮光也会吸引飞蛾打转民问也有“飞蛾扑火自烧身”的说法。但这恰恰说明蛾不是因为爱慕光明而绕灯转
飞蛾的眼睛是由很多单眼组成的复眼,在飞行的时候,总是使月光从一个方向投射到它的眼里,当它绕过某个障碍物或是迷失方向的时候,只要转动身体,找到月光原来投射过来的角度,便能继续摸到前进的方向。所以在夜间活动,蛾在探索飞行道路时是靠月亮作为“灯塔”的。
飞蛾眼睛的特别工作方式能够非常效率的捕捉电磁波。通过模仿飞蛾眼睛的工作方式,英国萨里大学的研究者发现了一种可从室内收集太阳能的不寻常方式,并制作出了一种特殊的石墨烯板——纳米等级的超薄石墨烯材料。并称它世界上吸光能力最强的材料。这种能源获取方式可以用来为物联网设备供电,比如智能服装、可穿戴设备和智能壁纸等。
  石墨烯是2004年在实验室中所制作出的一种神奇材料:厚度仅为一个原子,强度是钢的200倍但柔韧性可媲美橡胶,而导电性比铜更强。这些特性使其几乎可以被用来制作任何东西,从柔性智能手机到人工视网膜。这也注定了它有卓越的特定和广泛的应用前景。不过,石墨烯只能吸收大约2.3%入射的光线吸光能力不佳。
从飞蛾的眼睛得到启发——飞蛾的眼睛具有微小的图案,让它们可以在暗淡的光线下看到物体。这是由于这些微小图案能引导光线到飞蛾的眼睛中部,而且这样还可以减少光的反射以免被天敌发现它们。受此启发,萨里大学的研究人员在石墨烯上面蚀刻类似的图案,制造出了一种超薄、高效的吸光材料,即一种纳米等级的超薄石墨烯材料。近期,英国萨里大学联合军工厂商BAE Systems在光微机电系统opto-MEMS)设备上的红外成像部分开展合作,通过纳米纹理化(nanotexturing)技术,能对石墨烯表面进行纹理操作,从而使石墨烯的吸光能力增加90%。
与蛾眼一样,这种材料也有微型结构,可以减少光的反射并增加吸光能力。镀上这种材料的太阳能板可以吸收很微弱的光线,这将会使石墨烯太阳能面板获得较大的突破进展
之前,英国曼彻斯特大学研究人员研究发现,石墨膜可从大气中吸附氢气,使之成为燃料电池的燃料来源西班牙光子科学研究所研究发现,硅吸收的每一个光子仅生成一个电流驱动电子,而石墨烯可以产生多个电子。

  诸多研究进展表明,石墨烯在能源领域存在很大潜力,比如,石墨烯制成的太阳能电池可提高60% 能效——是硅电池能效的两倍。而吸光性能的改善,将大大提高太阳能面板的效率。 




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