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...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。展开更多
基金This work was partially supported by the National Natural Science Foundation of China (No.20903003 and No.21273208), the Anhui Provincial Natural Science Foundation (No.1408085QB26), the China Postdoctoral Science Foundation (No.2012M511409), the Supercomputer Center of Chinese Academy of Sciences, and University of Science and Technology of China and Shanghai Supercomputer Centers.
文摘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。