高熵光热材料是指具有优异光热性能的高熵(HE)材料。
高熵材料是由多种主要元素以高或接近等摩尔比混合而成,体系主要高熵合金(HEA)及其衍生物构成。基于高熵效应、扩散滞后效应等,高熵材料具有优异的热稳定性、化学稳定性、力学性能和广泛的组分可调节性,使得高熵材料成为传统光热材料的潜力替代材料。
根据新思界产业研究中心发布的
《2025-2029年高熵光热材料行业深度市场调研及投资策略建议报告》显示,高熵光热材料属于前沿新材料,自2017年被提出以来,其实现了高速发展,研究热情持续提升。目前在研高熵光热材料主要包括高熵合金纳米颗粒(HEA NPs)、高熵氧化物、高熵碳化物、高熵氮化物等类型。
高熵合金纳米颗粒是高熵合金的纳米化形态。2023年国家工信部、发改委等七部门联合发布《有色金属行业稳增长工作方案》,提出要大力推进高熵合金、液态金属等材料的研发及应用。在政策引导下,高熵合金及高熵合金纳米颗粒研发进程将加快。随着研究深入,高熵合金纳米颗粒制备方法不断增加,包括高温热冲击法、快速热解法、感应耦合等离子体喷射法、机械球磨法等。
高熵光热材料的光热转化机制分为局域表面等离子体共振机制、带间跃迁机制、缺陷工程机制、畸变效应机制等。高熵光热材料具有宽光谱吸收能力、高热稳定性、组分可定制等特点,在太阳能蒸发、温差发电、光热催化、电浆子光学、光热疗法、个人热管理等领域具有广阔应用空间。
目前高熵光热材料仍处于研究阶段,相关研究单位包括中国科学院兰州化学物理研究所(兰州化物所)、河北大学、南京大学、西安稀有金属材料研究院、有研工程技术研究院、上海交通大学等。其中兰州化物所团队采用溶胶-凝胶燃烧法,研制出一种具有准金属特性的高熵尖晶石氧化物,该材料能够高效吸收300-2500nm全光谱波段的太阳能。
新思界
行业分析人士表示,高熵光热材料具有优异的光热性能,在太阳能蒸发、温差发电、光热催化等领域具有广阔应用前景。高熵光热材料属于前沿新材料,应用潜力极大,但目前来看,高熵光热材料研究仍集中于实验室阶段,面临着制备成本高、长期稳定性研究欠缺、性能优化难度大等问题。
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