石墨烯-聚合物基纳米复合材料的光热效应分析

石墨烯作为一种优越的光热填充剂材料,其优异的近红外光吸收特性、光热转化性能,以及高比表面积和良好的热传导性能,与聚合物基体复合而形成了一类新型的光热转化智能复合材料,在光热治疗、光热驱动、微纳米机械等方面具有广阔的应用前景。然而,由于石墨烯填充浓度、光辐照光强等因素对光热转化过程中温度响应的影响并不清晰,成为制约该类复合材料实现实际应用的关键问题之一。为此,本文以能量平衡方程、朗伯比尔定律(Lambert-Beer law)以及牛顿冷却定律(Newton’s law of cooling)等理论为基础,分析其在近红外光辐照下的光热效应。探讨了石墨烯填充浓度、复合材料厚度以及光强等因素对复合材料光热转化过程中能量吸收、光热能量转化以及温度响应的影响,得到了光热转化达到饱和态时对应的复合材料厚度、石墨烯填充浓度等临界值,为石墨烯-聚合物基纳米复合材料的光热效应分析提供了理论方法,为其光热转化行为的调控及应用提供了理论基础。