CN107032283A - 纳米线束阵列和包含其的膜以及制备方法和蒸汽产生装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种纳米线束阵列。根据本发明的一个实施例的纳米线阵列包括纳米线集合，所述纳米线集合包含表面的至少一部分被涂有金属薄膜的多个纳米线，并具有从一端至另一端所述纳米线之间的幅度逐渐减少的形状，且所述纳米线集合可被多个排列。

Description

纳米线束阵列和包含其的膜以及制备方法和蒸汽产生装置
技术领域
本发明涉及一种纳米线束阵列、包含其的膜、以及其制备方法和利用其的蒸汽产生装置，特别是，涉及一种用于从太阳光谱将光转换成热来有效地产生蒸汽的纳米线束阵列、包含其的膜、以及其制备方法和利用其的蒸汽产生装置。
背景技术
收集太阳能来产生蒸汽，可用于水质净化或杀菌的太阳能转换，以及甚至发电站和淡化设施的广泛范围。
提高利用太阳光产生蒸汽的效率，可以提高上述水质净化装置、太阳光发电站、淡化设施等整个系统的性能。为了通过太阳光来有效地产生蒸汽，可考虑的因素为太阳光谱的充分吸收、有关水加热的隔热、以及及产生的蒸汽气泡的有效排出等。
此外，局部性表面等离子体共鸣加热，则是不反射金属纳米壳(nanoshell)或纳米粒子(nanoparticles)的光，通过捕获光来产生的。
在现有技术中，通过适当地设计表面等离子体的几何性结构的方式来有效地进行共鸣光吸收，但是，表面等离子体共鸣加热方式，由于表面等离子体的共鸣特性，具有较窄的吸收频带。
发明内容
技术课题
本发明提供一种纳米线束阵列、包含其的膜、以及其制备方法和蒸汽产生装置，使用可见光区域至红外线波长区域的最大太阳光谱区域，将光转换成热。
本发明提供一种纳米线束阵列、包含其的膜、以及其制备方法和蒸汽产生装置，提高光的吸收率，降低反射率，具有优秀的太阳热的蒸汽转换效率。
技术方案
根据本发明的一个实施例的纳米线束阵列，可包括：纳米线集合，包含表面的至少一部分被涂有金属薄膜的多个纳米线，具有从一端至另一端所述纳米线之间的幅度逐渐减小的形状，且所述纳米线集合可被多个排列。
此外，所述纳米线集合的一部分可与其他纳米线集合以一定的间距互相被隔离地配置。
此外，所述纳米线可包括：矾土材质形成的纳米线主体；和含有从由金、银、钛、镍、铝、钯、白金、氧化钛、和氮化钛所构成的群中选出的至少一个的材质的金属薄膜。
此外，所述纳米线集合中包含的各纳米线以任意的方向倒下，经周围的其他纳米线被支撑。
此外，与所述纳米线集合中包含的所述纳米线中任何一个相结合的其他纳米线，可通过纳米线之间存在的液体的毛细管力被结合。
此外，在所述纳米线集合的一端，所述多个纳米线可互相结合，且在另一端，所述多个纳米线互相被隔离地配置。
此外，所述纳米线集合的上端形成矗立的尖顶，且可与所述多个纳米线集合中任何一个相邻的其他纳米线集合之间形成凹陷形状的沟。
此外，所述纳米线集合中包含的所述纳米线可以是以柔性材料被形成，且所述多个纳米线中至少一个，至少一部分以弯曲状态与其他纳米线相结合。
此外，所述纳米线集合可以是以滤斗形状的漏斗结构(funnel structure)被形成，且所述纳米线集合的纳米线之间的间距以纳米尺度(nanoscale)大小被形成，所述纳米线集合以微尺度(microscale)的高度被形成，并以微尺度(microscale)的宽度配置有多个。
此外，各所述纳米线之间的间距可为500nm以下，且所述纳米线集合的高度可为100nm-30μm，且所述纳米线集合之间的间距可为1μm-70μm。
此外，可见光至红外线波长区域的光被吸收，显示出为黑色，且光被照射时，经表面等离子体共鸣加热可产生热。
此外，所述纳米线集合以一定间距被隔离垂直方向地被形成，且所述纳米线集合中一端和另一端位置中的纳米线集合往内方向塌陷，与其他纳米线集合相结合。
根据本发明的另一个实施例的纳米线束阵列，可包括：底板；和在所述基板上被多个排列的纳米线集合，且所述纳米线集合，包含表面的至少一部分被涂有金属薄膜的多个纳米线，具有从一端至另一端所述纳米线之间的幅度逐渐减小的形状。
此外，所述纳米线集合被附着在粘合基板上，能够从所述底板中分离。
根据本发明的另一个实施例的膜，可包括：多孔性支撑部；和纳米线集合，通过所述支撑部被支撑，包含至少一部分被涂有金属薄膜的多个纳米线，具有从一端至另一端所述纳米线之间的幅度逐渐减小的形状，且所述纳米线集合，以微尺度被多个配置，形成纳米线束阵列。
此外，所述支撑部可由流体流动的微细流路被形成，当光被照射到所述纳米线束阵列时，通过所述微细流路被移送至所述纳米线束阵列的流体被加热。
此外，所述支撑部的至少一面上配置有粘性物质，且所述纳米线束可经所述粘性物质被附着在所述支撑部。
根据本发明的另一个实施例的蒸汽产生装置，可包括：主体部，收容水，一侧为开放式，用来使光从外部照射到水中；和膜，浮在所述主体部所收容的水上，包含纳米线集合，所述纳米线集合包含至少一部分被涂有金属薄膜的多个纳米线，并具有从一端至另一端所述纳米线之间的幅度逐渐减小的形状，且所述纳米线集合以微尺度被多个配置，形成纳米线束阵列。
此外，所述主体部的周围可具有防止热损失的隔热部件。
根据本发明的另一个实施例的膜制备方法，可包括以下步骤：在底板上实施电解研磨；针对所述底板进行阳极氧化，在所述底板上形成至少一个以上的纳米线；使所述至少一个以上的纳米线的气孔(pore)扩张；通过所述气孔扩张的至少一个以上的纳米线的自聚合(self-aggregated)控制，形成纳米线束阵列，所述纳米线束阵列包含具有从一端至另一端所述纳米线之间的幅度逐渐减小的形状的纳米线集合；使金属蒸镀在所述底板上形成的所述纳米线束阵列的金属蒸镀；以及利用多孔性的粘合性手段，使所述纳米线束阵列从所述底板中分离，来完成膜。
技术效果
根据本发明，可提高太阳热的转换效率，并可效率地产生蒸汽。
此外，根据本发明，可使用可见光区域至红外线波长区域的最大太阳光谱区域，将光转换成热，从而可利用更多地太阳能来加热水。
此外，根据本发明，可提高光的吸收率，并可降低反射率来减少太阳光的损失。
此外，根据本发明，可使水较快地气化，并可防止气化的蒸汽重新被液化。
附图说明
图1是示出根据本发明的一个实施例的纳米线束阵列的立体图。
图2是示出根据本发明的一个实施例的纳米线束阵列的侧视图。
图3(a)是示出根据本发明的一个实施例的纳米线束阵列中纳米线经毛细管力被塌陷时，纳米线与底板中形成的蜂窝模样的六角形顶点相结合的SEM照片，且图3(b)是示出纳米线被涂上金属薄膜的模样的SEM照片，且图3(c)是示出塌陷的纳米线的上端互相结合，形成类似棱线形状的模样的SEM照片，且图3(d)是沿图3(c)的I-I’切开的横截面图。
图4(a)是示出根据本发明的一个实施例的纳米线束阵列各自的纳米线下端部配置为六角形，上端部互相合拢的模样，且图4(b)是示出根据本发明的一个实施例的纳米线集合垂直方向或倾斜地被排列并建模的漏斗形状的纳米线束阵列的示图。
图5是按顺序示出根据本发明的一个实施例的膜制备过程的示图。
图6是示出根据本发明的一个实施例的膜制备过程的流程图。
图7(a)是示出根据本发明的一个实施例的纳米线束阵列的俯视的SEM照片，且图7(b)是示出根据本发明的一个实施例的纳米线束阵列的斜视的SEM照片，且图7(c)是示出经银镜反射的激光束的光学照片，且且图7(d)是示出经本发明的一个实施例的膜被反射的激光束的光学照片。
图8是示出根据本发明的一个实施例的膜的俯视图。
图9(a)是示出根据本发明的一个实施例的膜，在400～2500nm波长范围内的反射率和吸收率的图表，且图9(b)是示出根据本发明的一个实施例的膜，在2.5μm～17μm范围的红外线区域中测定的反射率和吸收率的图表。
图10(a)是利用如图3(a)所示的纳米线以六角形配置结合的单一纳米线集合，测定的吸收率、传达率、反射率的图表，且图10(b)是利用如图3(b)所示的纳米线集合以垂直方向或倾斜地被排列并建模的漏斗形状的纳米线束阵列，测定的吸收率、传达率、反射率的图表。
图11是示出根据本发明的一个实施例的蒸汽产生装置和膜结构的概略图。
图12(a)是示出根据本发明的一个实施例的膜浮在蒸汽产生装置所收容的水面，且光照射状态下的红外线图像的示图，且图12(b)是示出根据本发明的一个实施例的膜在蒸汽产生装置所收容的水底，且光照射状态下的红外线图像的示图。
图13是示出根据本发明的一个实施例的膜的设置深度，水的温度变化的图表。
图14是示出根据本发明的一个实施例的多个膜被叠层的模样的示图。
符号说明
10:纳米线束
11:纳米线
12:间距，间隙
20:底板
30:膜
31:支撑部
311:微细流路
40:蒸汽产生装置
41:主体部
42:隔热部件
具体实施方式
以下，参照附图对实施例进行详细地说明。但是，本发明的权利范围并不局限于这些实施例，各附图中相同的参照符号表示相同的部件。
本说明书中使用的术语是为了说明实施例，并不用来限制本发明。在本说明书中，单数型的文句在没有特别指明的前提下也包括复数。说明书中使用的包含(comprises)和/或包含有(comprising)并不排斥所提到的结构要素、步骤、运作、和/或元件以外，一个以上的其他结构要素、步骤、运作、和元件的存在或添加。
本说明书中使用的“实施例”、“例子”、“侧面”、“示例”等并不表示所述的任意方面或设计比其他方面或设计更优秀或更具优势。
此外，用语“或是”相比排他性逻辑(exclusive or异或)表示包括性逻辑(兼或)的意思。即，在没有另外说明或是句子中没有明确的前提下，x利用a或b的表现，其表示包含性的自然排列(natural inclusive permutations)中的任何一个。
此外，本说明书和权利要求中使用的多个表现("a"或"an")，在没有另外说明或是涉及单数形态的句子中没有明确的前提下，一般应理解为表示“一个以上”。
以下说明中使用的用语，是相关的技术领域中通常普遍使用的，根据技术的发展和/或变化、惯例、以及技术人员的喜好等也可以是其他的用语。因此，以下说明中使用的用语并不应理解为用来限制技术性思想，应理解为是用来说明实施例的列举用语。
此外，在特定的情况下，申请人可任何选定，在这种情况下，相关的说明书中将记载详细的解释。因此，以下说明中使用的用语并不是单纯的用语名称，该用语所表示的意思应根据说明书中的整个内容来进行理解。
此外，第1、第2等用语在说明多种构成要素时可被使用，但该用语并不用来限制构成要素。用语可仅用来作为将一个构成要素与其他构成要素相区别的目的。
此外，薄膜、层、区域、构成要素等部分位于其他部分“之上”或“上”时，不仅可以是直接位于其他部分之上，其中间还可包含薄膜、层、区域、结构要素等。
在没有其他定义的情况下，本说明书中使用的所有用语(包括技术及科学性用语)以本发明所属的技术领域中普通技术人员可共同理解的意思被使用。在没有被特别定义的情况下，一般使用的字典里所定义的用语不应被想象或夸大地解释。，
此外，本发明的说明中，相关的已知技术或结构的具体说明在被判断为使本发明的要点模糊不清时，将省略该详细说明。此外，本说明书中所使用的用语(terminology)作为适当地表现本发明的实施例被使用的用语，其可根据用户、经营者的意图或本发明所属的领域的领域的惯例等会所有不同。因此，有关本用语的定义应根据本说明书的整个内容。
图1是示出根据本发明的一个实施例的纳米线束阵列的立体图。图2是示出根据本发明的一个实施例的纳米线束阵列的侧视图。
参照图1和图2，根据本发明的一个实施例的纳米线束阵列1可包括底板20，以及在所述底板20上以一定的间距被隔离地配置的纳米线集合10。
底板20可以是通过正方形的平面形状被形成，且底板20可用来支撑多个纳米线集合10。
底板20可以是通过金属材料被形成，例如，底板20可以是通过铝材被形成。
纳米线集合10可包括多个纳米线11，且纳米线集合10的高度可为100nm-30μm，且纳米线集合10的棱线之间的间距可为1μm-70μm。且纳米线集合10以一定间距被隔离是指互相相邻的纳米线集合10的棱线之间互相被隔离。
纳米线11克包括纳米线主体111和金属涂层部112(参照图3)。
纳米线主体111非常薄，因此具有经外力容易弯曲的特征。例如，纳米线主体111可由矾土材质形成。纳米线主体111可由约10～30nm的直径形成。
可在纳米线主体111涂抹的金属涂层部112为例如金(Au)、银(Ag)、钛(Ti)、镍(Ni)、铝(Al)、钯、白金(Pt)、氧化钛、和氮化钛等。金属涂层部112的厚度约为20～100nm。
纳米线11各自的长度可为100nm-50μm，且纳米线11各自的粗细可为10nm-70nm，且至少一个以上的纳米线11各自端之间的间距可为500nm以下。
纳米线集合10中包含的各自的纳米线11可与纳米线集合10中包含的其他纳米线11至少一部分相结合。例如，纳米线集合10的上端可与多个纳米线11的上端部互相聚集结合，且纳米线集合10的下端可与多个纳米线11的下端部互相隔离地配置。纳米线集合10的下端可固定在底板20上，且纳米线集合10形成在底板20的过程将在以下进行说明。
纳米线集合10中互相结合的纳米线11，可通过任意的纳米线11以及与其结合的其他纳米线11之间存在的液体的毛细管力被互相结合。
纳米线集合10中包含的纳米线11可通过柔性材料被形成，且与其他纳米线11在互相结合的过程中至少一部分以弯曲状态被结合。
纳米线集合10可具有从下端至上端幅度逐渐减小的形状。也就是说，纳米线集合10整个上端为较尖的形状，且下端为较宽展开的形状。纳米线集合10的侧面可倾斜地(锥形)被形成，且纳米线集合10侧面的倾斜角度可为1°以下。也就是说，纳米线集合10可以是滤斗形状的漏斗结构(funnel structure)。
纳米线集合10的上端可形成矗立的尖顶，且与纳米线集合10中任何一个相邻的其他纳米线集合10之间形成凹陷形状的沟。
此外，纳米线集合10中包含的各纳米线11在制备过程中其厚度逐渐变薄以任意的方向倒塌，并可经周边的其他纳米线11支撑。
纳米线集合10中包含的各纳米线11之间可形成有数十纳米单位的小尺寸间距12。
纳米线集合10中包含的纳米线11之间的间距可以是纳米尺度(nanoscale)。也就是说，纳米线11之间的间距12可称为纳米间隙(nanogap)，且由于该纳米间隙，可产生表面等离子体的纳米对焦(nanofocusing)现象，由此，经400nm-2.5μm的波长可实现平均91％的宽频带吸收。
此外，纳米线集合10可整体以微尺度(microscale)的高度被形成，且纳米线集合10以微尺度(microscale)的宽度被配置多个。纳米线集合10聚集，显示出3μm-10μm间距的棱线-沟结构(参照图3(d)、图4(b))，由于该结构，红外线区域中也可吸收光，17μm波长的可测定范围内实现93％的吸收性能。
如上所述，相比单一的纳米线集合10，如图3(d)或图4(b)所示，随着多个纳米线集合10形成微尺寸的纳米线束阵列1，可见光至红外线波长区域宽波长的光被吸收，且上述吸收的光被转换成热。
此外，纳米线束阵列1的两侧端的纳米线集合10往内侧塌陷时，相比单一的纳米线集合10，可吸收更宽波长的光(红外线区域)，这是由于虽然单一的纳米线集合10存在细小的纳米间隙，即纳米线11之间的间距12，但如图3(d)或图4(b)所示，纳米线集合10聚集形成纳米线束阵列1，且两侧端的纳米线集合10往内侧塌陷时可存在纳米尺度至微尺度的更多样化范围的间隙。
图3(a)是示出根据本发明的一个实施例的纳米线束阵列中纳米线经毛细管力被塌陷时，纳米线与底板中形成的蜂窝模样的六角形顶点相结合的SEM照片，且图3(b)是示出纳米线被涂上金属薄膜的模样的SEM照片，且图3(c)是示出塌陷的纳米线的上端互相结合，形成类似棱线形状的模样的SEM照片，且图3(d)是沿图3(c)的I-I’切开的横截面图。
参照图3(a)和图3(b)，纳米线11经毛细管力倒下时，在底板20处与蚀刻过程中底板20所形成的蜂窝形状的六角形顶点相结合。测定的六角形侧面长度约为58nm。
此外，可确认矾土材质的纳米线主体111的横截面是侧面长度为26nm的三角形。
此外，纳米线主体111涂有的金属涂层部112的厚度可为40nm，且由此，涂有金属的纳米线11的侧面长度可为40nm。
参照图3(c)，涂有金属的纳米线集合10被互相结合，具有类似棱线和沟的图案。
参照图3(d)，不仅是纳米线集合10，纳米线集合10聚集的纳米线束阵列1的横截面可以是漏斗结构，即，凹陷的滤斗结构，并具有高度为2.4μm，宽度为2.9μm的微尺寸，且侧面的角度为33°。
更具体地，内侧配置的纳米线集合10可大概以垂直方向被延伸，且纳米线束阵列1的左侧端和右侧端的纳米线集合10往内侧塌陷，整体上可形成为漏斗结构，即滤斗形状。也就是说，纳米线束阵列1的左侧端和右侧端的纳米线集合10可往内侧被倾斜地配置。
如上所述，当纳米线集合10被结合形成多尺度(Multi-scale)结构时，存在多种纳米尺度的纳米间隙(0～200nm)，因此，相比单一的纳米线集合10，可针对广范围的波长范围进行吸收。
也就是说，当纳米线集合10被结合形成多尺度(Multi-scale)结构时，不仅是几微米的深度，还可经3μm大小的漏斗结构，即，滤斗模样的结构物(参照图4(b))形成0至数百纳米的广范围的金属的纳米尺度的纳米间隙，因此，相比单一的纳米线集合10，可针对广范围的波长范围进行吸收。
图4(a)是示出根据本发明的一个实施例的纳米线束阵列各自的纳米线下端部配置为六角形，上端部互相合拢的模样，且图4(b)是示出根据本发明的一个实施例的纳米线集合垂直方向或倾斜地被排列并建模的漏斗形状的纳米线束阵列的示图。
图4(a)概略性地示出本发明的纳米线集合10被整齐排列的示图，且图4(b)则概略性地示出互相结合的纳米线集合10以漏斗结构，即凹陷的滤斗结构被形成。
图5是按顺序示出根据本发明的一个实施例的膜制备过程的示图。图6是示出根据本发明的一个实施例的膜制备过程的流程图。
根据本发明的膜制备方法S100可包括电解研磨步骤S110，第一阳极氧化步骤S120、蚀刻步骤S130、第二阳极氧化步骤S140、以及气孔扩张步骤S150、清洁和干燥步骤S160、金属蒸镀步骤S170、膜完成步骤S180。
具体地，电解研磨步骤S110是在以铝材构成的底板20上实施电解研磨的步骤。电解研磨步骤S110可进一步包括；利用过氯酸和乙醇混合的溶液对底板进行表面处理的表面处理步骤S115。
电解研磨步骤S110可在将底板20浸泡在过氯酸和乙醇混合的溶液中的状态下，施加15V-25V的电压。
第一阳极氧化步骤S120是，以底板20与阳电极连接，且白金材料构成的电极板与阴电极连接的状态浸泡在乙二酸溶液后，施加一定大小的电压使底板20阳极氧化的步骤。
第一阳极氧化步骤S120后，底板20的表面形成有类似蜂窝模样(hexagonalarray)的具有间距为90nm-110nm纳米槽的阳极氧化铝(anodic aluminum oxide；AAO)。
蚀刻步骤S130是，第一阳极氧化步骤S120后将底板20浸泡在蚀刻溶液中的进行蚀刻的步骤。
具体地，蚀刻步骤S130可包括：准备铬酸和磷酸的混合溶液的蚀刻溶液30准备步骤S131；以及一定时间期间将底板20浸泡在蚀刻溶液中的底板蚀刻步骤S132。
蚀刻步骤S130后，底板20表面阳极氧化铝(anodic aluminum oxide；AAO)被去除，且蜂窝模样的均等间距的凹陷槽被留下。
第二阳极氧化步骤S140是蚀刻步骤后，以底板20与阳电极连接，且白金材料构成的电极板与阴电极连接的状态浸泡在乙二酸溶液后，施加一定大小的电压使底板20阳极氧化的步骤。
气孔扩张步骤S150，其作为将气孔的大小均等地扩张的过程，是在第二阳极氧化步骤S140后，将底板20浸泡在磷酸溶液50中形成矾土纳米线11阵列(array)的步骤。具体地，上述的磷酸溶液优选是为5wt％浓度的磷酸溶液。
清洁和干燥步骤S160，是气孔扩张步骤S150后，清洁及干燥底板20的步骤。在这种情况下，清洁过程中使用的清洁剂可以是从由水、乙醇、甲醇、异丙醇、及超临界流体所构成的群中选出的一个。
具体地，气孔扩张步骤S150后的底板20的矾土纳米线11，在清洁和干燥过程中可能会由于矾土纳米线11之间的液体的毛细管力而产生自动凝聚的现象。清洗过程中使用的清洁液在水中被转换成乙醇、甲醇、异丙醇，由于各自的毛细管力不同凝聚力也不同，结果，使矾土纳米线11阵列的结构改变，从而形成矾土纳米线11互相结合的多个纳米线集合10，也就是说，可形成纳米线束阵列1。
清洁和干燥步骤S160后，在形成的矾土纳米线集合10以溅射(sputtering)的方式涂抹金(Au)等的金属薄膜。
由此形成的多个矾土纳米线集合10的上部附加多孔性的粘合板31，制备矾土纳米线集合10阵列被附着的膜30。多孔性的粘合板31中可形成有流体流动的微细流路311。
具体地，多孔性的粘合板31可以是多孔性的粘合胶带，被附着在矾土纳米线集合10阵列的上部后，可拉住其使矾土纳米线集合10从底板20中分离。
图7(a)是示出根据本发明的一个实施例的纳米线束阵列的俯视的SEM照片，且图7(b)是示出根据本发明的一个实施例的纳米线束阵列的斜视的SEM照片，且图7(c)是示出经银镜反射的激光束的光学照片，且且图7(d)是示出经本发明的一个实施例的膜被反射的激光束的光学照片。图8是示出根据本发明的一个实施例的膜的俯视图。
参照图7(a)和图7(b)，由于纳米线11之间的表面张力为任意的方向，自动结合的纳米线束阵列1的3D图案可类似棱线和沟被形成。
参照图7(c)、图7(d)、图8，当使类似金的金属蒸镀在纳米线束阵列1时，纳米线束阵列1被显示出为黑色。这是由于当光照射至纳米线集合10时，可见光区域的光大部分被吸收。也就是说，由于纳米线11聚集形成的纳米线集合10的倾斜结构和纳米线集合10中形成的细小间距12，即纳米间隙，可见光区域的光大部分被吸收。
图7(d)示出根据本发明的纳米线束阵列1被附着的粘合板，即633nm波长的激光照射到膜的示图，且根据本发明的膜中，激光全部被吸收，光几乎没有反射，屏中没有分歧。对此，图7(c)则示出照射在一般银镜上的相同633nm波长的激光的示图，且光几乎被反射，屏中具有分歧。
因此，可确认本发明的纳米线束阵列1被配置的膜30具有优秀的吸收光的性质。
图9(a)是示出根据本发明的一个实施例的膜，在400～2500nm波长范围内的反射率和吸收率的图表，且图9(b)是示出根据本发明的一个实施例的膜，在2.5μm～17μm范围的红外线区域中测定的反射率和吸收率的图表。
参照图9，根据本发明的纳米线束阵列1被确认，当光照射在铝胶带上所配置的膜时，400nm-2500nm的波长范围内，总反射率为10％以下。
此外，在相同的条件下，被观察到在400nm-2500nm的较宽范围内，总平均吸收率高达91％。
此外，相同的条件下，被观察到在小于17μm的波长范围内，平均反射率为7％以下。
通过该结果，可试验性地确认根据本发明的纳米线束阵列1具有超宽频带的高吸收性。
图10(a)是利用如图3(a)所示的纳米线以六角形配置结合的单一纳米线集合，测定的吸收率、传达率、反射率的图表，且图10(b)是利用如图3(b)所示的纳米线集合以垂直方向或倾斜地被排列并建模的漏斗形状的纳米线束阵列，测定的吸收率、传达率、反射率的图表。
参照图10(a)，当为单一的纳米线集合10时，在400nm至1000nm的范围内虽然吸收率较高，但波长大于1000nm时，吸收率将会较大地下降。
这是因为，在为单一的纳米线集合10时，纳米线11之间的间距虽然沿纳米线的长度方向以0nm-11nm的范围被形成，但是纳米线束阵列1中，纳米线集合10为塌陷(倒下)形成的结构体(例如，参照图3(d)，图4(b)的滤斗形状)时，由于纳米线集合10的底面六角形为152nm，纳米线集合10之间多种倾斜角度中存在多种范围的纳米间隙的距离。
等离子体共鸣纳米聚焦，在较宽的纳米间隙中发生在宽波长中，且在较窄的纳米间隙中发生在较窄的波长中。因此，单一的纳米线集合10的直径最大为150nm，纳米聚焦共鸣在小于1μm的范围内发生，在更宽波长范围内不具有效果。
与此相反，参照图10(b)，自我结合的滤斗形状的纳米线集合10被多个排列及结合的纳米线束阵列1(参照图4(b))可有效地进行吸收至2500nm，在类似图4(b)的结构中以垂直方向排列的纳米线集合10之间的间距约为173nm，该纳米线集合10之间的间距可形成广范围的纳米间隙，从而可吸收近红外线的光。
此外，在类似图4(b)整体为滤斗结构时，具有的2.9μm的幅度，且适用于金属的微锥的结构，因此，可进行17μm宽频带范围的吸收。
此外，图10(b)的图表中间插入的照片示出600nm和1000nm中的电场分布，且短波长时，在纳米线集合10中吸收，且宽波长时，可进行漏斗形状，即滤斗形状的整体吸收。
图11是示出根据本发明的一个实施例的蒸汽产生装置和膜结构的概略图，且图12(a)是示出根据本发明的一个实施例的膜浮在蒸汽产生装置所收容的水面，且光照射状态下的红外线图像的示图，且图12(b)是示出根据本发明的一个实施例的膜在蒸汽产生装置所收容的水底，且光照射状态下的红外线图像的示图，图13是示出根据本发明的一个实施例的膜的设置深度，水的温度变化的图表，且图14是示出根据本发明的一个实施例的多个膜被叠层的模样的示图。
参照图11-14，根据本发明的膜30可包括纳米线束阵列1和支撑该纳米线束阵列1的多孔性支撑部31，其中纳米线束阵列1包括如图3(d)或图4(b)所示的互相结合的纳米线集合10。
支撑部31可通过较好吸收水的亲水性材质被形成。支撑部31的内部具备有水可流动的微细流路311。微细流路311的一端可与支撑部31的下端连接，且另一端可与支撑部31的上端连接。通过微细流路311，支撑部31的下部的水可移动至支撑部31的上部。
支撑部31的一面可具备粘合性物质，通过该粘合性物质可附着纳米线束阵列1。作为示例，支撑部31可以是多孔性的粘合性胶带，且更优选是3M细微孔隙医用胶带(3M Micropore Surgical Tape 1530S-1)。
支撑部31优选是可浮在水的上部水面，且支撑部31充分地吸收水时，支撑部31内部的微细流路311的空气排至外部，水充满在微细流路311中，由于毛细管力，可将下部的水继续推至支撑部31的上部表面。经该微细流路311的水的流动可持续提供水，从而可持续产生太阳蒸汽。
此外，支撑部31优选是具有可浮于水面的较小密度。
根据本发明的一个实施例的蒸汽产生装置40可包括主体部41和可浮在主体部41所收容的水上的膜30。
优选是，主体部内部具有圆筒形状来收容水。优选是，主体部41的上部为开放型，从而可将太阳光接收到内部。
此外，主体部41的周围可具备隔热部件42，来防止热损失。作为示例，隔热部件42可由泡沫塑料材质制成。
通过本发明的蒸汽产生装置40，在向浮在水上的膜30，即浮在水上的支撑部31上的纳米线束阵列1施加光的同时，局部加热，经支撑部30的微细流路311提供的水可被继续蒸发。
参照图12和图13，当膜30浮在水的上端，即水面时，该局部加热的效果可比在水的底部或水中更大。
此外，参照图14，膜30不是一个层，膜30可以是以垂直方向叠层地被结合，且垂直方向被结合的膜30的层越多，局部加热的部分的温度也可能越高。
如上所述，将具备纳米线束阵列1的膜30以浮在水面上的状态下照射光时，其中纳米线束阵列1中的纳米线集合10以多尺度被排列或是纳米线集合10被互相结合形成有多种尺寸的纳米间隙，就算光的强度较弱，也可在宽频带中吸收光，通过多孔性支撑部31继续提供水，以及利用膜30部分的局部加热来使蒸汽持续地发生。
也就是说，在宽频带中具有高吸热的性质，以及在纳米单位的小领域中通过增加电磁场将热集中在表面，并浮于水面持续提供水的多孔性支撑部(胶带)可防止整体经水的热损失。
由此产生的蒸汽，可在水净化，淡水化，以及发电站中被使用。

Claims (20)

1.一种纳米线束阵列，包括：
纳米线集合，包含表面的至少一部分被涂有金属薄膜的多个纳米线，具有从一端至另一端所述纳米线之间的幅度逐渐减小的形状，且
所述纳米线集合被多个排列。
2.根据权利要求1所述的纳米线束阵列，其中，所述纳米线集合的一部分与其他纳米线集合以一定的间距互相被隔离地配置。
3.根据权利要求1所述的纳米线束阵列，其中，所述纳米线包括：
矾土材质形成的纳米线主体；和
含有从由金、银、钛、镍、铝、钯、白金、氧化钛、和氮化钛所构成的群中选出的至少一个的材质的金属薄膜。
4.根据权利要求1所述的纳米线束阵列，其中，所述纳米线集合中包含的各纳米线以任意的方向倒下，经周围的其他纳米线被支撑。
5.根据权利要求1所述的纳米线束阵列，其中，与所述纳米线集合包含的所述纳米线中任何一个相结合的其他纳米线，其通过纳米线之间存在的液体的毛细管力被结合。
6.根据权利要求1所述的纳米线束阵列，其中，在所述纳米线集合的一端，所述多个纳米线互相结合，且在另一端，所述多个纳米线互相隔离地被配置。
7.根据权利要求6所述的纳米线束阵列，其中，所述纳米线集合的上端形成矗立的尖顶，且所述多个纳米线集合中任何一个与相邻的其他纳米线集合之间形成凹陷形状的沟。
8.根据权利要求1所述的纳米线束阵列，其中，所述纳米线集合中包含的所述纳米线以柔性材料被形成，且所述多个纳米线中至少一个，至少一部分以弯曲状态与其他纳米线相结合。
9.根据权利要求1所述的纳米线束阵列，其中，所述纳米线集合以滤斗形状的漏斗结构被形成，且
所述纳米线集合的纳米线之间的间距以纳米尺度大小被形成，且
所述纳米线集合以微尺度的高度被形成，并以微尺度的宽度配置有多个。
10.根据权利要求9所述的纳米线束阵列，其中，各所述纳米线之间的间距为500nm以下，且所述纳米线集合的高度为100nm-30μm，且所述纳米线集合之间的间距为1μm-70μm。
11.根据权利要求1所述的纳米线束阵列，其中，可见光至红外线波长区域的光被吸收，显示出为黑色，且光被照射时，经表面等离子体共鸣加热从而产生热。
12.根据权利要求11所述的纳米线束阵列，其中，所述纳米线集合以一定间距被隔离，垂直方向地被形成，且所述纳米线集合中一端和另一端位置中的纳米线集合往内侧方向塌陷，与其他纳米线集合相结合。
13.一种纳米线束阵列，包括：
底板；和
在所述底板上被多个排列的纳米线集合，且
所述纳米线集合，包含表面的至少一部分被涂有金属薄膜的多个纳米线，具有从一端至另一端所述纳米线之间的幅度逐渐减小的形状。
14.根据权利要求13所述的纳米线束阵列，其中，所述纳米线集合被附着在粘合基板上，能够从所述底板中分离。
15.一种膜，包括：
多孔性支撑部；和
纳米线集合，通过所述支撑部被支撑，包含至少一部分被涂有金属薄膜的多个纳米线，具有从一端至另一端所述纳米线之间的幅度逐渐减小的形状，且
所述纳米线集合，以微尺度被多个配置，形成纳米线束阵列。
16.根据权利要求15所述的膜，其中，所述支撑部具备流体流动的微细流路，当光被照射到所述纳米线束阵列时，通过所述微细流路被移送至所述纳米线束阵列的流体被加热。
17.根据权利要求15所述的膜，其中，所述支撑部的至少一面上配置有粘合性物质，且所述纳米线束经所述粘合性物质被附着在所述支撑部。
18.一种蒸汽产生装置，包括：
主体部，收容水，一侧为开放式，用来使光从外部照射到水中；和
膜，浮在所述主体部所收容的水上，包含纳米线集合，所述纳米线集合包含至少一部分被涂有金属薄膜的多个纳米线，并具有从一端至另一端所述纳米线之间的幅度逐渐减小的形状，且所述纳米线集合以微尺度被多个配置，形成纳米线束阵列。
19.根据权利要求18所述的蒸汽产生装置，其中，所述主体部的周围具有防止热损失的隔热部件。
20.一种膜制备方法，包括以下步骤：
在底板上实施电解研磨；
针对所述底板进行阳极氧化，在所述底板上形成至少一个以上的纳米线；
使所述至少一个以上的纳米线的气孔扩张；
通过所述气孔扩张的至少一个以上的纳米线的自聚合控制，形成纳米线束阵列，所述纳米线束阵列包含具有从一端至另一端所述纳米线之间的幅度逐渐减小的形状的纳米线集合；
进行金属蒸镀，使金属蒸镀至所述底板上所形成的所述纳米线束阵列；以及
利用多孔性的粘合性手段，使所述纳米线束阵列从所述底板中分离，来完成膜。
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