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1. 研究目的与意义（文献综述）
近红外光在太阳光中占比最高，对生物组织具有强穿透能力，在能源、医疗等领域都具有重要的应用价值[1][2]。但是由于该波段光子能量较低，近红外光的利用一直是一个难题，传统的光能利用途径在该波段利用效率都不高，如：光电效应、光化学反应。相比之下，光热转换在近红外光的利用上更具优势，利用效率更高：对于能够吸收近红外光的窄带隙的材料而言，非辐射跃迁速度更快，量子产率一般更高，光能更容易转换成热能[3]。因此，研究近红外光光热转换材料具有重要价值。通过光热转换材料，光能可以转换成高热，这种由光能转换成的热能的过程几乎没有环境污染，对解决当前因能源而产生的环境问题有重要意义, 这引起人们对于光热转换材料的极大关注[4][5]。随着科学技术的发展，人们逐渐发现：在近红外光的作用下石墨烯可以将光能转换为热能并使周围的温度快速升高，而且还能够发生局部可恢复收缩、弯曲等力学响应行为，在生物医药的光热治疗、微机械精密仪器的光热控制以及微机械的光驱动器等众多领域具有重要的应用优势和前景[6]。
石墨烯具有相互连接形成蜂窝状的网络结构，是目前唯一存在的一种碳原子按照sp2杂化排布二维自由态原子的晶体，具有高透过率、高导电性、高机械强度和大比表面积等优异性能[7][8]。但是在实际应用石墨烯无法独立存在，为了有效地利用其优异的性能，通常人们将石墨烯填料添加到聚合物基体中来制造石墨烯基纳米复合材料[9]。石墨烯/聚合物基纳米复合材料是一种常见的具有优良的加工性能、较低的加工温度和较低的介电损耗的介电损耗材料[10][11]。介电损耗是影响复合材料光热转化性能提升的关键因素[12]。通过实验，人们发现在聚合物基体中填充石墨烯是一种有效改变材料介电常数的方法，当填料体积分数在逾渗阈值以上，可以很大程度提高介电损耗[13][14]。近几年，石墨烯-聚合物基纳米复合材料光热转化性能的研究主要以实验的方式进行，通过实验设备测得不同条件下的温度变化来分析其光热转化性能，而通过理论分析其光热转化的研究较少，石墨烯尺寸、填充浓度、辐照光强、时间等因素对光热转化的影响机制尚不清晰，实现光热转化的精确控制缺乏依据[15]。目前研究的关键是要通过控制石墨烯的尺寸、填充浓度来改变介电常数的同时控制提高介电损耗，从而明确近红外光辐照光强和时间对复合材料光热能量转化的影响。2. 研究的基本内容与方案
2.1研究内容：
1.利用maxwell-garnett有效介质理论（mg理论）分析高频率近红外光照射下复合材料的等效电导率。
2.将有效介质理论与能量平衡方程相结合得到复合材料对近红外光的吸收和耗散能量表达形式。
3. 研究计划与安排
1. 第1-2周 查阅国内外文献并翻译英文文献，了解石墨烯/聚合物基纳米复合材料的基本概念及其光热方面的研究现状，完成开题报告；
2. 第3-4周学习与研究内容相关的理论知识，开始进行理论分析工作；
3. 第5-8周完成理论推导并初步展开数值分析相关工作；
4. 参考文献（12篇以上）
[1]dongmei xi,ming xiao,jianfang cao,luyang zhao,ningxu,saran long,jiangli fan,kun shao,wen sun,xuehai yan,xiaojun peng. nirlight‐driving barrier‐free group rotation in nanoparticles with an 88.3%photothermal conversion efficiency for photothermal therapy[j]. advancedmaterials,2020,32(11).
[2]zejun tao,dayong zhou,huanyin,baofang cai,tingting huo,jun ma,zengfeng di,nantao hu,zhi yang,yanjie su.graphene/gaas heterojunction for highly sensitive, self-powered visible/nirphotodetectors[j]. materials science in semiconductor processing,2020,111.
[3]miaomiao ye,jia jia,zhejian wu,chenxi qian,rongchen,paul g. o'brien,wei sun,yuchan dong,geoffrey a. ozin. synthesis of blacktio x nanoparticles by mg reduction of tio2 nanocrystals and their applicationfor solar water evaporation[j]. advanced energy materials,2017,7(4).
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