本課題組在Energy發表綜述：Photothermal applications based on graphene and its derivatives A state-of-the-art review
1成果簡介
石墨烯因其獨特和優異的功能（大的長徑比，出色的機械、熱和光學功能）而成為最有吸引力的材料之一。近年來，隨著光熱材料研究的不斷深入，石墨烯及其衍生物因其全光譜吸收特性和優異的熱傳輸性能，成為頗具潛力的光熱材料，其在不同領域的光熱應用引起了業界極大的興趣。
為此，本研究團隊在《Energy》期刊發表名為“Photothermal applications based on graphene and its derivatives: A state-of-the-art review”（ Energy, 2021, 216, 119262, DOI: 10.1016/j.energy.2020.119262）的綜述論文，系統總結了石墨烯及其衍生物的光熱應用最新研究進展。詳細討論了石墨烯及其衍生物在不同應用領域面臨的關鍵問題、挑戰和未來發展方向，例如太陽能集熱器，太陽能驅動水蒸發，光熱催化，光熱治療和光熱抗菌等。本文的第一作者為碩士研究生李芝靜，通訊作者為雷暉高級工程師和于偉教授。
2圖文導讀
該綜述首先介紹了石墨烯及其衍生物的結構、性能，然后重點討論了石墨烯及其衍生物在不同的應用領域的最新研究進展、面臨的問題及未來發展方向。
圖1、本綜述討論的應用領域：（a）太陽能集熱器；（b）太陽能驅動水蒸發； （c）光熱催化；（d）光熱治療； （e）光熱抗菌。
圖2、石墨烯及其衍生物在太陽能集熱器方向的應用，包括各種類型的太陽能集熱器：（a）平板太陽能集熱器；（b）直接吸收式太陽能集熱器；（c）真空管式太陽能集熱器；（d）拋物槽式太陽能集熱器；（e）光伏光熱耦合式太陽能集熱器
。
圖3、石墨烯及其衍生物在各種太陽能驅動熱蒸發系統中的應用：（a-b）界面系統；（c-d）隔離系統；（e-f）容積系統。
圖4、石墨烯及其衍生物在光熱催化方向的應用。
圖5、石墨烯及其衍生物在光熱治療方向的應用。
圖6、石墨烯及其衍生物在光熱抗菌方向的應用。
3小結及觀點
石墨烯及其衍生物在不同的應用領域都具有很好的應用前景，但是不同的領域目前的研究進展各不相同。向太陽能集熱器應用中引入石墨烯及其衍生物為該領域注入了新的活力，然而，當前大多數石墨烯基太陽能集熱器研究多關注于石墨烯的熱交換能力，對于其光熱轉換特性的研究仍需要進一步探索。石墨烯及其衍生物可用于太陽能驅動的水蒸發系統，目前大多數研究都基于實驗室的小試，要真正達到工業應用，還需進行更大規模的實驗評估。石墨烯及其衍生物光熱催化是一種理想的節能催化方法，利用太陽能取代熱能作為光熱催化的能源，可以避免由換熱設備所帶來的能量損失。在癌癥治療領域，核心問題是在靶向殺死局部患病細胞的同時，最大程度地減少對健康細胞的損害，石墨烯及其衍生物光熱治療是解決此問題的可行策略。另外，石墨烯及其衍生物的抗菌作用可以在光熱治療中防止患者被細菌感染，從而增強其治療效果。