[发明专利]一种纳米结构的超材料

说明书

本发明涉及太阳能发电领域，尤其涉及一种纳米结构的超材料。所述纳米结构的超材料从下到上依次设置有石英基底层、基底金结构层、类钻石碳层和表面金结构层；所述表面金结构层由若干个晶格单元组成。该超材料可应用于太阳能发电领域，利用高吸收材料类钻石碳作为中间夹层，使得充分吸收光能的同时大幅度的降低了材料的黑体辐射，热能流失能够达到最小化；此外将昂贵金属“金”替换为廉价的混合金属“镍铬”，大大的降低了材料的成本；且该晶格单元可以无序排列，为该超材料大面积的制备提供了基础。

技术领域

本发明涉及太阳能发电领域，尤其涉及一种纳米结构的超材料。

背景技术

太阳能光热发电一般涉及太阳能集热、传热储热和常规发电等多种技术领域，光热发电是通过材料吸收太阳能热量后带动蒸汽涡轮机运作，继而产生交流电，而在其中，最难攻克也是最核心的就是吸热传热技术，其研究目的在于如何最高效的将光能转化为热能进行发电，如果可以减少这一部分的损耗将极大的增进光热发电的效率。目前光热发电主要分为两种模式，一种是通过聚光后加热吸热装置，然后带动传统发电模式如蒸汽涡轮机等进行发电，此模式一般在中温段(100-400℃)运作。而另一种是吸热装置被加热后，将热能转移至掺杂的人工钻石，然后在真空环境下产生电子激射进行发电，此种模式需要高温段(>400℃)的工作环境。一般的黑色材料拥有很高的光吸收效率，但是由于其在黑体辐射波段会持续发散等同于材料自身在该波段吸收率的热能，所以这类材料的热流失率同样也很高，导致无法加热到有效的温度。

目前在这一领域已经有选择波段的光热吸收材料研究，比如金属氧化物涂层，陶瓷结构，多层结构等。通过这些材料或者结构可以达到日照波段(紫外线，白光以及近红外)的高效吸收，以及非日照的黑体辐射波段(远红外)的低吸收(高反射)，从而将热量牢牢的“锁”在装置内。由此材料便可以靠光能加热到更高的温度。然而，目前很多此类研究及产品的反射波段停留在6微米以上，对应温度一般在200℃-400℃，有些甚至100℃。也就是说这样的集热装置只要加热到相应温度以上就会产生持续不断的热能流失而使设备变得低效，很难再进一步加热到更高温度。在此背景下，在中高温环境下如何减少热能流失是本领域技术人员急需解决的一个难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种高效吸收热能，并且在700℃以下基本没有热流失的超材料，具体方案如下：

一种纳米结构的超材料，所述纳米结构的超材料从下到上依次设置有石英基底层、基底金结构层、类钻石碳层和表面金结构层；

所述表面金结构层由若干个晶格单元组成。

进一步的，所述表面金结构层为镍铬结构层。

更进一步的，所述镍铬结构层中镍元素和铬元素的质量比为8:2。

进一步的，所述石英基底层和所述基底金结构层中间设置有钛层。

进一步的，所述晶格单元周期性排列在所述类钻石碳层上。

进一步的，所述晶格单元无序排列在所述类钻石碳层上。

进一步的，所述晶格单元的长和宽均为110-130纳米。

进一步的，所述晶格单元的厚度为110-120纳米。

进一步的，所述类钻石碳层的厚度为35-40纳米。

进一步的，所述基底金结构层的厚度大于330纳米。

上述发明具有如下优点或者有益效果：

本发明公开了一种纳米结构的超材料，该超材料可应用于太阳能发电领域，利用高吸收材料类钻石碳作为中间夹层，使得在充分吸收光能的同时大幅度的降低了材料的黑体辐射，热能流失能够达到最小化；此外将昂贵金属“金”替换为廉价的混合金属“镍铬”，大大的降低了材料的成本；且该晶格单元可以无序排列，为该超材料大面积的制备提供了基础。