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  生物基高分子材料具有節(jié)約石化資源和保護環(huán)境的雙重功效，是當前學術界和產(chǎn)業(yè)界同時追逐的熱點之一。但是目前的研究和開發(fā)工作主要集中于熱塑性材料，對于生物基熱固性樹脂的研究則相對較少。和石油基熱固性樹脂一樣，生物基熱固性樹脂在固化交聯(lián)之后，同樣面臨著難降解、難回收的問題，如何實現(xiàn)其全壽命周期綠色化以及可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。

  中科院寧波材料所劉小青研究員基于自己多年的生物基熱固性樹脂研究經(jīng)驗（Progress in Polymer Science, 2021,113,101353），提出開發(fā)生物基材料的本質是為了實現(xiàn)對生物碳的高效利用。為了實現(xiàn)生物基熱固性樹脂在使用之后的再次高附加值利用，他們嘗試著利用激光燒蝕的方法，將高性能生物基熱固性樹脂轉化為功能性碳材料（Carbon, 2020, 163, 85-94；Carbon, 2021, 183, 600-611），擬完成從“生物碳”到“生物基樹脂”再到“功能化碳”的閉環(huán)轉化。

  近日，受自然界中具有極高太陽光利用效率的針葉森林結構啟發(fā)，該團隊通過碳材料多級結構調(diào)控，構建了一種由多孔石墨烯“樹”密排列成的三維石墨烯薄膜（Forest-like LIG）。這種獨特的多級結構使得入射光在“樹”之間以及“樹枝”之間進行多次反射，顯著減小了石墨烯的光反射。結合石墨烯本身的光熱特性，F(xiàn)orest-like LIG在太陽光全波長范圍內(nèi)表現(xiàn)出優(yōu)異的吸光率（平均吸光度達到99%）和光熱轉換性能（在一個太陽光強度的氙燈照射下平衡溫度達到90.7 ± 0.4 °C）。

圖1. 樹林狀LIG的微觀形貌和結構表征

  同時因為Forest-like LIG獨特的化學性質及表面微納結構，材料表現(xiàn)出超疏水性能�；谶@兩種特性，該團隊對Forest-like LIG在光熱驅動以及海水淡化領域的應用進行了演示。光熱驅動器F-actuator表現(xiàn)出極短的響應時間，高的運動速度，靈活的運動路徑和運動方式可設計性；基于Forest-like LIG所構建的雙層太陽能界面海水淡化薄膜表現(xiàn)出高的太陽能利用效率以及優(yōu)異的排鹽性質。這揭示了Forest-like LIG在光熱領域巨大的應用潛力。

圖2. 雙層太陽能界面海水淡化膜的海水淡化效率以及排鹽性能

  相關成果以“Forest-Like Laser-Induced Graphene Film with Ultra-High Solar Energy Utilization Efficiency”為題在材料領域Top期刊《ACS Nano》上在線發(fā)表。彭云燕博士為論文的第一作者，劉小青研究員為通訊聯(lián)系人。項目得到了國家萬人計劃，浙江省萬人計劃，國家自然科學基金，浙江省杰出青年基金和寧波市自然科學基金的支持。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acsnano.1c06277