【儀表網 研發快訊】高熵材料的多主元設計為功能材料的研究與應用提供了平臺。高熵材料豐富的結構特征和廣闊的成分空間，允許通過精確選擇元素組合來調控材料的電子結構，從而調整費米能級附近的電子態密度，促進d-d帶間躍遷，對于開發高效光熱轉換材料具有重要意義。
 

　　中國科學院蘭州化學物理研究所資源化學與能源材料研究中心研究員高祥虎團隊致力于高熵氮化物薄膜的設計制備和光熱轉換性能研究。然而，高熵光譜選擇性吸收涂層的光熱機制尚不明確。
 

　　基于此前關于高熵氮化物光吸收材料的研究成果，為滿足聚光太陽能系統高溫工況下的應用需求，研究人員選擇了構成元素，并探討了高熵設計對材料電子結構的影響。研究顯示，高熵氮化物的復雜能帶結構提高了費米能級附近的態密度。同時，平坦的能帶結構拓寬了材料的太陽能吸收范圍，增強了帶間躍遷效應，提升了材料的太陽能吸收性能。
 

　　該團隊通過反應磁控濺射法制備出由高熵氮化物吸收層和氮化硅減反射層組成的雙層光譜選擇性吸收涂層。該涂層在太陽光譜波段表現出92.7%的吸收率，在紅外波段的熱發射率僅為8.4%。在1 kW·m-2模擬太陽光輻照條件下，涂層表面溫度在10分鐘內可達到83.3°C；在戶外應用中，該涂層的平衡溫度與非選擇性涂層的平衡溫度差異達到21°C，展現出優異的光熱轉換效率和光譜選擇性。同時，得益于高熵效應和緩慢擴散效應帶來的結構穩定性，該涂層在750°C退火后仍保持出色的光學性能。該涂層憑借光熱轉換能力、熱穩定性和易于規模化生產的雙層結構，在提升槽式聚光發電系統效率方面具有重要意義。
 

　　相關研究成果發表在《先進功能材料》(Advanced Functional Materials)上。研究工作得到中國科學院“西部之光”人才培養計劃和甘肅省重大科技專項計劃等的支持。
 

涂層的熱穩定性和光熱轉換效率評估