摘要
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 Oxide,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。
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 periodic 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 device temperature by up to 4℃.The process is simple,cost-effective,and suitable for large-scale application due to its flexible substrate.
作者
吴家政
安阳
李炜
WU Jiazheng;AN Yang;LI Wei(Changchun Institute of Optics,Fine Mechanics and Physics,Chinese Academy of Sciences,Changchun 130033,China;University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China)
出处
《光学精密工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第15期2334-2343,共10页
Optics and Precision Engineering
基金
国家自然科学基金资助项目(No.62134009,No.62121005)。
关键词
飞秒激光加工
倒模
超黑表面
吸收率
微结构阵列
femtosecond laser fabrication
inverted mold
ultrablack surface
absorption rate
microstructure array
作者简介
吴家政(1998-),男,河南新乡人,硕士研究生,2020年于天津大学获得学士学位,主要从事激光加工微纳结构方面的研究。E-mail:wujiazheng21@mails.ucas.ac.cn;通讯作者:李炜(1989-),男,陕西西安人,博士,研究员,博士生导师,2011年于哈尔滨工业大学获得学士学位,2016年于范德堡大学获得博士学位,主要从事热光子学、纳米光子学、光与物质相互作用及其在下一代信息和能源技术中的应用等方面的研究。E-mail:weili1@ciomp.ac.cn。
