多層漸變的超薄WOx薄膜作為柔性太陽能吸收體 

近幾年，柔性及可穿戴能源相關的熱轉換技術對高效、低成本、超薄的太陽能光熱轉換涂層提出了迫切的需求，利用簡單的方法實現柔性和超薄光熱轉換涂層充滿了挑戰。為了獲得高的光熱吸收性能，傳統的光熱轉換涂層的制備通常采用復雜的共濺射技術，即兩個或者多個濺射靶材同時工作，甚至用到貴金屬或者合金靶材，存在結構工藝復雜、成本高的問題，而且涂層的厚度在150~400 nm之間，不利于柔性、低成本、大面積的工業化生產。

從“金屬-電介質”復合薄膜的設計原理出發，引入“自摻雜”的設計思路，僅僅利用單一的金屬靶材，在濺射室內通入有限量的反應氣體，濺射過程中反應氣體僅消耗一部分濺射出來的金屬原子，使得未反應的金屬納米顆粒摻雜到其自身的金屬氧化物MeO x中，形成一種自摻雜MeO x納米復合薄膜材料。不同于傳統的共濺射技術，自摻雜納米復合薄膜的工藝較為簡單、光學性能易調控、結構也容易擴展到其他材料上，具有非常廣泛的應用價值。

過渡金屬W具有一定的光譜選擇性，少量的氧摻雜之后，非化學計量比的WO x薄膜具有優異的光吸收能力；而介質性質的WO x薄膜具有高的透過率，顯示了一定減反射效果。 陜西科技大學材料科學與工程學院王成兵教授團隊與中科院蘭州化學物理研究所閆興斌研究員合作對此進行了細致的探索，應用單鎢（W）靶的有限反應濺射技術實現了等離子W納米顆粒自摻雜到WOx基質中，制備出柔性、超薄的光學性能漸變WOx基多層光熱轉換涂層。

研究人員結合單金屬靶材的自摻雜設計原理、WO x薄膜的本征吸收性能和減反射作用，設計制備了4層結構的WO x基光熱轉換涂層，從底部到頂部依次包含薄的等離子金屬W層、摻雜的WO x吸收層、透明WO x介質層，其中底部金屬W層起到近場增強效應、紅外反射層和擴散阻擋層的作用，中間2層摻雜WO x層作為主要的吸收層，頂部WO x層用于減小涂層表面的反射損失。研究團隊發現WO x基光熱轉換涂層的總厚度僅為100~110 nm，這比目前所報道的光熱轉換涂層都要薄，但是涂層仍然具有非常優異的光學吸收能力和耐熱性能。研究人員將超薄WO x基光熱轉換涂層沉積在柔性聚酰亞胺（PI）和聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）上，顯示了非常好的彎曲變形性能，表面生成許多微米尺度的納米片層，沒有出現大面積的剝落現象，彎曲變形前后的光熱轉換能力沒有發生明顯的改變，在柔性能源相關的熱轉化技術中具有非常廣泛的應用價值。