光熱轉(zhuǎn)換是一種將光能(特別是將豐富的太陽(yáng)光)轉(zhuǎn)換為熱能的技術(shù)。近些年，面對(duì)全球日益增長(zhǎng)的能源需求以及化石能源消耗過(guò)程中所帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題，光熱轉(zhuǎn)換技術(shù)得到了越來(lái)越多人的關(guān)注。加之操作簡(jiǎn)易和材料選擇豐富的優(yōu)點(diǎn)，該技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于海水淡化、光熱致動(dòng)、癌癥治療等領(lǐng)域。

最近，新加坡國(guó)立大學(xué)Chen Po-Yen課題組設(shè)計(jì)了一種普適性的方法，利用多種二維材料，通過(guò)兩相界面熱不穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)了仿生微/納多級(jí)結(jié)構(gòu)的高效構(gòu)筑，獲得了具有寬光譜高吸收及優(yōu)異光熱轉(zhuǎn)換特性的納米涂層。

為了實(shí)現(xiàn)良好的光熱轉(zhuǎn)換，大量具有寬光譜吸收能力的光熱材料被開(kāi)發(fā)出來(lái)。其中，隨著具有獨(dú)特且優(yōu)異光電特性的二維納米材料在近些年的快速發(fā)展，越來(lái)越多的研究者希望利用二維材料來(lái)實(shí)現(xiàn)高效的光熱轉(zhuǎn)換，但是根據(jù)菲涅耳方程，如何通過(guò)簡(jiǎn)便普適的方法減少二維材料所構(gòu)建的涂層或薄膜的光反射問(wèn)題，是必須面對(duì)的挑戰(zhàn)。盡管一些現(xiàn)有工作通過(guò)多孔框架構(gòu)筑、微陣列加工等方法減少了光的寬光譜反射，從而提高了光的吸收率和光熱轉(zhuǎn)換效率，但是這些微納結(jié)構(gòu)的加工方法還存在制備過(guò)程復(fù)雜繁瑣、需要較高的能耗、不適于大規(guī)模制備、普適性不強(qiáng)等缺點(diǎn)。

面對(duì)這些困難，本工作設(shè)計(jì)了一種普適性的加工策略，利用多種二維材料(Ti3C2Tx MXene,rGO和MoS2)所構(gòu)建的活性涂層，通過(guò)兩相界面熱不穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)了仿生微/納多級(jí)結(jié)構(gòu)的高效構(gòu)筑與加工，獲得了具有寬光譜高吸收(高達(dá)93.2%)及優(yōu)異光熱轉(zhuǎn)換特性的納米涂層，在一個(gè)太陽(yáng)光照射下，仿生納米涂層的溫度可從室溫升至58.2到62.6℃。最后，該仿生納米涂層在太陽(yáng)光水汽蒸發(fā)和可穿戴熱管理兩個(gè)領(lǐng)域，都展現(xiàn)出了優(yōu)異的適用性。