纳米光子材料具有热电性能

由密歇根大学领导的化学和材料科学工程师团队开发的这种材料可以控制红外辐射的流动，在2000度的温度下也能保持稳定^oF在空气中，据说这比现有的方法改进了近两倍。

该材料利用破坏性干涉来反射红外能量，同时让更短的波长通过。通过将红外波反射回系统，这可能会减少热光伏电池的热浪费。热光伏电池将热转化为电能，但不能使用红外能量。该材料还可用于光学光伏、热成像、环境屏障涂层、传感、红外监视设备伪装和其他应用。

“这与蝴蝶翅膀利用波的干扰来获得颜色的方式类似。蝴蝶的翅膀是由无色材料组成的，但这些材料的结构和图案在某种程度上吸收了一些波长的白光，但反射了其他波长的光，从而产生了彩色的外观，”密歇根大学化学工程助理教授Andrej Lenert说自然纳米技术．“这种材料对红外能量有类似的作用。最具挑战性的部分是如何防止这种产生颜色的结构在高温下破裂。”

根据U-M的说法，这种方法与目前工程热发射器的状态有很大的不同，通常使用泡沫和陶瓷来限制红外发射。这些材料在高温下很稳定，但对通过的波长的控制非常有限。纳米光子学可以提供更可调节的控制，但过去的努力在高温下并不稳定，经常融化或氧化。此外，许多纳米光子材料只有在真空中才能保持其稳定性。

更多的材料

这种新材料正致力于解决这个问题，它比之前空气稳定型光子晶体的耐热性记录高出900多倍^oF在露天。这种材料是可调的，使研究人员能够根据不同的潜在应用调整其能量。研究团队预测，将这种材料应用于现有的tpv将提高10%的效率，并相信进一步优化将有可能获得更大的效率收益。

莱纳特在一份声明中说:“我们的目标是找到一种材料，它能保持漂亮、清爽的层，以我们想要的方式反射光线，即使在温度非常高的情况下。”“所以我们寻找晶体结构非常不同的材料，因为它们往往不想混合。”

他们假设岩盐和钙钛矿的组合就足够了，密歇根大学和弗吉尼亚大学的合作者用超级计算机模拟证实了这种组合。

该研究的共同通讯作者、密歇根大学材料科学与工程助理教授约翰·赫伦(John Heron)和材料科学与工程博士生马修·韦伯(Matthew Webb)使用脉冲激光沉积技术沉积了材料，从而实现了具有光滑界面的精确层。为了使材料更耐用，他们使用氧化物而不是传统的光子材料;氧化物可以更精确地分层，在高温下不太可能降解。

“在之前的研究中，传统材料在高温下氧化，失去了有序的分层结构，”Heron说。“但当你开始使用氧化物时，这种降解基本上已经发生了。这提高了最终分层结构的稳定性。”

该研究的第一作者、密歇根大学材料科学与工程专业的博士生肖恩·麦克谢利(Sean McSherry)在测试证实了这种材料的设计效果后，使用计算机建模确定了数百种其他可能有效的材料组合。

商业化可能还需要数年时间，但核心发现开启了对其他纳米光子材料的新研究路线，可以帮助未来的研究人员开发一系列用于多种应用的新材料。