人造固体雾材料产生令人愉悦的激光

来源:科技报告与资讯    关键词:LED, 激光二极管,    发布时间:2020-03-23

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它的孔隙率为99.99%,几乎只包含空气,使其成为世界上最轻的材料之一:Aerobornitride是由基尔大学领导的国际研究小组开发的材料名称。科学家们认为,他们由此奠定了将激光带入广泛应用范围基础。他们以硼氮化合物为基础,开发了一种特殊的三维纳米结构,该结构可以非常强地散射光,并且几乎不吸收光。受到激光照射,该材料会发出均匀的光,根据激光的类型,该光要比LED光更有效和强大。因此,将来用于汽车前灯,投影仪或带有激光的室内照明的灯可能会变得越来越小并且越来越亮。研究成果近日发表于《Nature Communications》。


长期以来,激光一直被认为是可以超过LED(发光二极管)效率的“下一代”光源。基尔大学“功能纳米材料”工作组的材料科学家,也是该研究的第一作者Fabian Schütt博士强调说:“对于非常明亮或大量的光,需要大量的LED以及相应的安装空间。但是,使用一个千分之一大小的激光二极管也可以获得相同数量的光。”该研究的参与者来自德国,英国,意大利,丹麦和韩国等多个国家。


强大的小型光源可实现多种应用。诸如汽车前灯中的第一个测试应用已经可用,但是激光灯尚未被广泛接受。一方面,这是由于激光二极管强烈的定向光。另一方面,光仅包含一个波长,因此是单色的。当激光束撞击表面并在那里反射时,这会导致不愉快的闪烁。



工作组负责人Rainer Adelung教授说:“激光的先前发展通常与磷光体一起作用。但是,它们产生的光相对较冷,长期不稳定,效率也不高。” 基尔(Kiel)的研究小组采用了不同的方法:他们开发了六方氮化硼(也称为“白色石墨烯”)的高度散射纳米结构,该结构几乎不吸收任何光。该结构由无数细中空微管的花丝网络组成。当激光束撞击这些光束时,它会在网络结构内部极度散射,从而产生均匀的光源。Schütt解释说:“我们的材料或多或少像人造雾一样,产生均匀、令人愉悦的光输出。”


纳米结构不仅保证了材料能承受强烈的激光,而且还能散射不同的波长。 红色、绿色和蓝色激光可以混合,以创造特定的颜色效果,除了正常的白色-例如,用于房间照明。 在这里,极轻的激光二极管可以导致全新的设计理念在未来。 “然而,为了在未来与LED竞争,激光二极管的效率也必须提高,”Schutt说。 研究团队现在正在寻找工业合作伙伴,以期实现商业应用。



同时,来自基尔(Kiel)的研究人员可以使用他们的方法为不同的材料开发高度多孔的纳米结构,此外氮化硼还包括石墨烯或石墨。以这种方式,产生了越来越多的新型轻质材料,即所谓的“航空材料”,其允许特别创新的应用。例如,科学家目前正在与公司和其他大学合作进行研究,以开发用于飞机的自动清洁空气过滤器。