曼徹斯特大學(xué)國(guó)家石墨烯研究所的研究人員創(chuàng)造了具有獨(dú)特可調(diào)范圍的光學(xué)設(shè)備，涵蓋整個(gè)電磁光譜，包括可見(jiàn)光。Nature Photonics上發(fā)表的一篇論文概述了這種“智能表面”技術(shù)的應(yīng)用范圍，從下一代顯示設(shè)備到衛(wèi)星的動(dòng)態(tài)熱毯和多光譜自適應(yīng)偽裝。

該器件的可調(diào)性是通過(guò)稱(chēng)為電嵌入的過(guò)程實(shí)現(xiàn)的，在這種情況下，該過(guò)程涉及將鋰離子插入多層石墨烯(MLG)片之間，從而控制電、熱和磁特性。

主起落架裝置被層壓并在具有超過(guò)90%的低密度聚乙烯袋真空密封的光學(xué)透明度從可見(jiàn)光線到微波輻射。

電荷由灰色變?yōu)榻鹕?/p>

在充電(嵌入)或放電(脫嵌)期間，MLG 的電學(xué)和光學(xué)性質(zhì)發(fā)生了巨大變化。由于頂部石墨烯層在可見(jiàn)光區(qū)的高吸收率(> 80%)，放電器件呈深灰色。當(dāng)設(shè)備充滿(mǎn)電(~3.8V)時(shí)，石墨烯層呈現(xiàn)金色?？梢允褂弥T如薄膜干涉之類(lèi)的光學(xué)效果來(lái)豐富可實(shí)現(xiàn)的色彩空間，以包括從紅色到藍(lán)色的范圍。

該研究的主要作者 Coskun Kocabas 教授說(shuō)：“我們通過(guò)結(jié)合石墨烯和電池技術(shù)，制造了一類(lèi)具有以前無(wú)法實(shí)現(xiàn)的變色能力的新型多光譜光學(xué)設(shè)備。

“基于石墨烯的智能光學(xué)表面的成功演示使許多科學(xué)和工程領(lǐng)域的潛在進(jìn)步成為可能。”

例如，動(dòng)態(tài)熱毯可以選擇性地反射可見(jiàn)光或紅外光，并允許衛(wèi)星反射來(lái)自面向太陽(yáng)的一側(cè)的輻射，同時(shí)從其陰影面發(fā)射輻射。同樣，當(dāng)在地球的陰影中時(shí)，該毯子可以使衛(wèi)星免受深空冷卻[見(jiàn)下圖]。這些動(dòng)作將比靜態(tài)熱涂層更有效地調(diào)節(jié)內(nèi)部溫度。

先前的研究已經(jīng)使用單層和多層石墨烯檢查了微波、太赫茲、紅外線和可見(jiàn)光等特定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的設(shè)備。但是，將覆蓋范圍擴(kuò)展到可見(jiàn)光同時(shí)保持更長(zhǎng)波長(zhǎng)的光學(xué)活性是一項(xiàng)挑戰(zhàn)，需要對(duì)設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新，克服光學(xué)設(shè)備與電化學(xué)電池集成方面的既定困難。

“在這里，我們使用基于石墨烯的鋰離子電池作為光學(xué)設(shè)備，”他補(bǔ)充道。“通過(guò)控制石墨烯的電子密度，我們現(xiàn)在能夠在同一設(shè)備上控制從可見(jiàn)光到微波波長(zhǎng)的光。”

諾貝爾獎(jiǎng)獲得者 Kostya Novoselov 教授是該論文的合著者，他說(shuō)：“少層石墨烯通過(guò)充電提供了對(duì)其光學(xué)特性的前所未有的控制。這種設(shè)備可以在許多領(lǐng)域找到它們的應(yīng)用：從自適應(yīng)光學(xué)到熱管理。”

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