它的孔隙率為99.99%,幾乎只包含空氣,使其成為世界上最輕的材料之一:Aerobornitride是由基爾大學領導的國際研究小組開發(fā)的材料名稱??茖W家們認為,他們由此奠定了將激光帶入廣泛應用范圍基礎。他們以硼氮化合物為基礎,開發(fā)了一種特殊的三維納米結(jié)構,該結(jié)構可以非常強地散射光,并且?guī)缀醪晃展?。受到激光照射,該材料會發(fā)出均勻的光,根據(jù)激光的類型,該光要比LED光更有效和強大。因此,將來用于汽車前燈,投影儀或帶有激光的室內(nèi)照明的燈可能會變得越來越小并且越來越亮。研究成果近日發(fā)表于《Nature Communications》。
長期以來,激光一直被認為是可以超過LED(發(fā)光二極管)效率的“下一代”光源?;鶢柎髮W“功能納米材料”工作組的材料科學家,也是該研究的第一作者Fabian Schütt博士強調(diào)說:“對于非常明亮或大量的光,需要大量的LED以及相應的安裝空間。但是,使用一個千分之一大小的激光二極管也可以獲得相同數(shù)量的光?!痹撗芯康膮⑴c者來自德國,英國,意大利,丹麥和韓國等多個國家。
強大的小型光源可實現(xiàn)多種應用。諸如汽車前燈中的第一個測試應用已經(jīng)可用,但是激光燈尚未被廣泛接受。一方面,這是由于激光二極管強烈的定向光。另一方面,光僅包含一個波長,因此是單色的。當激光束撞擊表面并在那里反射時,這會導致不愉快的閃爍。
工作組負責人Rainer Adelung教授說:“激光的先前發(fā)展通常與磷光體一起作用。但是,它們產(chǎn)生的光相對較冷,長期不穩(wěn)定,效率也不高。” 基爾(Kiel)的研究小組采用了不同的方法:他們開發(fā)了六方氮化硼(也稱為“白色石墨烯”)的高度散射納米結(jié)構,該結(jié)構幾乎不吸收任何光。該結(jié)構由無數(shù)細中空微管的花絲網(wǎng)絡組成。當激光束撞擊這些光束時,它會在網(wǎng)絡結(jié)構內(nèi)部極度散射,從而產(chǎn)生均勻的光源。Schütt解釋說:“我們的材料或多或少像人造霧一樣,產(chǎn)生均勻、令人愉悅的光輸出。”
納米結(jié)構不僅保證了材料能承受強烈的激光,而且還能散射不同的波長。 紅色、綠色和藍色激光可以混合,以創(chuàng)造特定的顏色效果,除了正常的白色-例如,用于房間照明。 在這里,極輕的激光二極管可以導致全新的設計理念在未來。 “然而,為了在未來與LED競爭,激光二極管的效率也必須提高,”Schutt說。 研究團隊現(xiàn)在正在尋找工業(yè)合作伙伴,以期實現(xiàn)商業(yè)應用。
同時,來自基爾(Kiel)的研究人員可以使用他們的方法為不同的材料開發(fā)高度多孔的納米結(jié)構,此外氮化硼還包括石墨烯或石墨。以這種方式,產(chǎn)生了越來越多的新型輕質(zhì)材料,即所謂的“航空材料”,其允許特別創(chuàng)新的應用。例如,科學家目前正在與公司和其他大學合作進行研究,以開發(fā)用于飛機的自動清潔空氣過濾器。
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