北大刘忠范团队：灌木状垂直石墨烯增强红外辐射效率

成果简介

辐射热管理因其节能减排的优势而受到越来越多的关注。红外辐射涂层被广泛采用以缓解常用金属合金电热材料的低红外发射率。然而，传统的红外辐射涂层面临着波段发射率不稳定、与基材的界面附着力低、长期热稳定性差等问题。本文，北京大学刘忠范/亓月课题组在《Adv Funct Mater》期刊发表名为“Bush-Shaped Vertical Graphene/Nichrome Wire for Blackbody-Like Radiative Heating”的论文，研究提出展示了在镍铬 (Ni-Cr) 线上生长的灌木状垂直石墨烯 (BVG)，依赖于 BVG/Ni-Cr线在宽波长范围 (2.5–18微米）。当用于辐射加热时，BVG/Ni-Cr 线材的热辐射效率比裸 Ni-Cr 线材提高了一个数量级，以及优越的变形和热稳定性。这些发现揭示了 BVG 作为一种用于节能辐射热管理的优秀红外辐射材料的巨大潜力。

图文导读

图1、通过 PECVD 路线在Ni-Cr 线上生长的BVG

图2、BVG/Ni-Cr 线材的红外发射特性

图3、作为红外电热材料的辐射加热性能

图4、BVG/Ni-Cr 加热器的变形和热稳定性。

小结

总之，我们展示了一种创新且简便的方法，用于增强具有直接生长 BVG 层的传统金属合金加热丝的红外辐射。由于石墨烯层独特的灌木状结构，入射的红外光可以很好地被俘获，随后发生多次内反射和强吸收。此外，BVG层与Ni-Cr基体之间的强附着力以及高温下的结构稳定性赋予了BVG/Ni-Cr加热器令人满意的变形和热稳定性。坚固的BVG涂层将为增强金属合金的红外辐射性能以进行节能辐射热管理开辟新的机会。

文献：

https://doi.org/10.1002/adfm.202208785