DOI: 10.1021/acsanm.1c00623

近年来，对丰富太阳能的使用引起了人们的极大兴趣，光热吸收器由于其广泛的太阳能吸收而具有较高的能量转换效率，成为许多太阳能收集应用中的关键组件，例如太阳能驱动蒸汽发生。本文介绍了一种掺有碳纳米管或碳纳米粒子的聚己内酯纳米纤维复合材料，其在可见光和近红外光波长中的平均吸收率为0.94和0.93，是一种优良的宽带太阳能吸收材料。利用基于实验透射光谱的Lorentz-Drude模型测定了复合材料的折射率。该复合材料具有超高的太阳能吸收率，碳纳米管和纳米颗粒复合材料的界面蒸发速率分别为2.00kg/m2/h和1.95kg/m2/h。与其他纳米制造方法相比，静电纺丝具有操作简单、成本低廉和效率高等优点，并且可以实现纳米材料的可扩展制造。这项工作揭示了一种低成本、高产量的纳米纤维光热吸收器的制备方法，该吸收器由生物相容性和可生物降解的聚合物以及碳材料组成。

图1.制备嵌入CNTs/CNPs的电纺PCL纳米纤维复合材料的示意图。

图2.（a）纯PCL纳米纤维薄膜，（d）PCL/CNTs复合薄膜和（g）PCL/CNPs复合薄膜的SEM图像，放大倍数为2000。插图是真实样品的照片。（b）纯PCL纳米纤维薄膜，（e）PCL/CNTs复合薄膜和（h）PCL/CNPs复合薄膜的SEM图像，放大倍数为20,000。（c）纯PCL纳米纤维薄膜，（f）PCL/CNTs复合薄膜和（i）PCL/CNPs复合薄膜的平均纤维直径。

图3.（a）裸CNPs的聚集。（b）PCL/CNPs复合薄膜的SEM图像。在白色虚线圆圈中可以清楚地看到CNPs。

图4.纯PCL、PCL/CNTs复合物和PCL/CNPs复合物的折射率。（a）折射率的实部（n）和（b）虚部（κ）。

图5.（a）在350至2500nm波长范围内具有各种CNPs浓度的PCL/CNPs复合物的吸收率。（b）在350至2500nm波长范围内具有各种CNTs浓度的PCL/CNTs复合材料的吸收率。（c）PCL-纳米纤维复合材料的接触角和表面润湿性。从左到右分别是不含Triton X-100的纯PCL，不含Triton X-100的PCL/CNP（3％）和含Triton X-100的PCL/CNP（3％）。（d）在0°、6°、24°、36°、48°和60°的不同入射角下，PCL/CNTs（5％）和PCL/CNPs（8％）在350至2500nm处的平均吸收率。（e）纯PCL、PCL/CNP（8％）和PCL/CNT（5％）复合材料的热导率。

图6.（a）具有不同CNPs浓度的干湿PCL/CNPs复合材料的吸光度。（b）在以下四个条件下，PCL/CNPs复合材料在干态和湿态下的吸光度：原始样品，压制后的原始样品，折叠一次并压制的样品（2层），折叠两次并压制的样品（4层）。（c）10、20和30个循环后PCL/CNPs（8％）复合材料的吸收率。

图7.（a）蒸汽发生实验装置的照片。（b）蒸发装置由下至上，由聚氯乙烯泡沫、棉布和PCL纳米纤维基太阳能吸收剂组成。将棉布浸入大量水中。样品为半径为2cm的圆形。（c）在蒸汽发生实验的前60分钟内，PCL/CNTs（5％）复合吸收器的热图像。（d）当蒸汽装置置于界面处时，水的质量随时间的变化。（e）纯水表面和吸收层随时间变化的平均温度。

图8.使用（a）PCL/CNPs和（b）PCL/CNTs时，在不同太阳强度下水的质量变化。使用（c）PCL/CNPs和（d）PCL/CNTs时，去离子（DI）水或3.5wt％ NaCl溶液的质量变化。（e）脱盐实验前后的盐度变化。（f）在试验的7次循环期间，PCL/CNTs和PCL/CNPs复合吸收剂的蒸发速率。每次试验至少持续1小时。

图9.（a）PCL/CNPs和（b）PCL/CNTs的除盐实验。开始时0.5g NaCl覆盖在样品表面上，3h后完全溶解。