Onderzoekers van de Universiteit van Sydney, De Swinburne University of Technology en de Australian National University hebben samengewerkt om een ​​zonne-absorberend, ultradunne film met unieke eigenschappen die een groot potentieel heeft voor gebruik bij het oogsten van thermische zonne-energie.

Het materiaal van 90 nanometer is 1000 keer fijner dan een mensenhaar en kan onder natuurlijk zonlicht in een open omgeving snel worden verwarmd tot 160 graden.

Dit nieuwe op grafeen gebaseerde materiaal opent ook nieuwe wegen in:

• thermofotovoltaïsche (de directe omzetting van warmte in elektriciteit)
• ontzilting van zeewater op zonne-energie
• infrarood lichtbron en verwarming
• optische componenten:modulatoren en interconnects voor communicatieapparatuur
• fotodetectoren

Het zou zelfs kunnen leiden tot de ontwikkeling van onzichtbare verhultechnologie via grootschalige dunne films die de te verbergen objecten omsluiten.

Professor Martijn De Sterke van het University of Sydney Nano Institute and School of Physics is directeur van het Institute for Photonics and Optical Science. Hij zei:"Door onze samenwerking, we kwamen tot een zeer innovatief en succesvol resultaat.

"We hebben een nieuwe klasse optisch materiaal ontwikkeld, waarvan de eigenschappen kunnen worden afgestemd op meerdere toepassingen."

De onderzoekers hebben een werkend prototype van 2,5 cm x 5 cm ontwikkeld om de fotothermische prestaties van de op grafeen gebaseerde metamateriaalabsorbeerder aan te tonen.

Ze hebben ook een schaalbare productiestrategie voorgesteld om de voorgestelde op grafeen gebaseerde absorber tegen lage kosten te fabriceren.

"Dit is een van de vele grafeeninnovaties in onze groep, " zei professor Baohua Jia, Onderzoeksleider, Nanofotonische zonnetechnologie, in Swinburne's Center for Micro-Photonics.

"In dit werk, de gereduceerde grafeenoxidelaag en roosterstructuren werden gecoat met een oplossing en gefabriceerd door een laser-nanofabricagemethode, die zowel schaalbaar als goedkoop zijn."

"Onze kosteneffectieve en schaalbare grafeenabsorber is veelbelovend voor geïntegreerde, grootschalige toepassingen, zoals het oogsten van energie, thermische emitters, optische verbindingen, fotodetectoren en optische modulatoren, " zei de eerste auteur van het onderzoeksartikel, Dr. Han Lin, Senior Research Fellow bij Swinburne's Center for Micro-Photonics.

"Fabriek op een flexibel substraat en de robuustheid die voortkomt uit grafeen maken het geschikt voor industrieel gebruik, "Dr. Keng-Te Lin, een andere auteur uit Swinburne, zei.

"Het fysieke effect dat deze uitstekende absorptie in zo'n dunne laag veroorzaakt, is vrij algemeen en opent daardoor veel opwindende toepassingen, " zei Dr. Bjorn Sturmberg, die zijn Ph.D. in natuurkunde aan de Universiteit van Sydney in 2016 en is nu docent aan de Australian National University.