以双金属、氮化物和氧化物作为吸光组元的金属陶瓷涂层是一类极具发展潜力的耐高温光热转换涂层，为了明确其光谱选择性吸收机理，采用第一性原理计算和有限差分时域（FDTD）法研究了WTi、Cr₂O₃和TiN的能带结构、电子结合特性和分布特征对选择吸收特性的影响。研究结果表明：WTi双金属纳米颗粒因Ti的掺杂会产生强烈的原子轨道杂化，导致能带上移和带宽变窄，可以强化对电子的局域限制，有助于增强带间耦合作用和表面等离子体激元共振效应；Cr₂O₃氧化物纳米颗粒中存在较窄的禁带，键长易发生变化，故在高温下其光吸收机制会从电子跃迁方式向表面等离子体激元共振效应转变；TiN氮化物纳米颗粒中不存在禁带，体现出更广的光吸收波长范围，同时颗粒间稳定的键长和较高的载流子浓度增强了体系的稳定性和自由载流子光吸收效应。此外，FDTD模拟发现，小尺寸纳米颗粒在0.3~1.5 μm波段内具有很高的吸收系数，而大尺寸纳米颗粒虽然吸收系数不高，但是具有更高的散射系数。基于此，创新性地提出了多尺度分层化金属陶瓷光热转换涂层的组织构筑策略，使不同粒径的纳米粒子呈分层化有序排列，可以充分利用不同粒径纳米颗粒在不同波段的吸收优势并增强纳米粒子间的相互作用，有助于实现对太阳光的全谱吸收。实验研究结果表明，纳米颗粒分层化的AlCrON基金属陶瓷光热转换涂层不仅吸收率高达0.901，发射率还仅为0.184，同时能够在500 ℃、大气环境下保持稳定1000 h以上，表现出极为优异的光谱选择吸收性和热稳定性。

贵金属纳米探针及其聚合体以优异的光热转换效率、良好的生物相容性及灵活可调的光学吸收峰位受到了光热治疗领域研究人员的广泛关注。本文通过有限元仿真定量演示了贵金属纳米探针聚集诱导的非线性光学及光热效应，系统地讨论了纳米颗粒的材质、尺寸、排列方式、聚集程度等因素对纳米探针光热转换效率的影响，并对局域表面等离子体共振耦合效应产生的非线性光场以及光热增强效应及其机制进行了深入定量分析。

采用液相高速剪切的方法制备了石墨烯悬浊液, 并对制备的石墨烯进行了扫描电镜(SEM)、拉曼光谱和紫外吸收表征分析。结果表明, 通过该方法可以制备水分散良好的石墨烯溶液。进一步, 通过纳米材料光热转换制备纳米银/石墨烯溶液, 对不同激光功率作用下制备的纳米银/石墨烯溶液的光热转换特性进行了研究, 低浓度样品溶液, 在波长为808 nm, 功率为300 mW, 作用15 min后, 温度可达到28.2 ℃。理论上, 采用时域有限元差分方法, 模拟了不同粒径纳米银的表面等离子体共振效应对石墨烯光热转换性能的增强作用, 模拟结果与实验现象相符合。另外, 对溶液的光热转换稳定性和热平衡时间常数进行了比较, 发现溶液具有很好的光热转换稳定性。

该文利用光热转换六硼化镧(LaB6)、加拿大树脂、纳米SiO2, 制备了不同掺杂含量的LaB6-SiO2-加拿大树脂溶胶, 并涂敷在塑料光纤表面, 构成了光致发光发热光分频利用光纤。测试了LaB6颗粒的吸收光谱及升温速率, LaB6掺杂含量与涂敷层厚度对光纤表面发光发热性能的影响。LaB6在波长为510~650 nm时出现弱吸收, 用于光辐射; LaB6对其他可见-近红外波段的光呈现出强吸收, 用于产热。当LaB6的质量分数为0.30%, 涂敷层厚为200 μm时, 光纤表面发光发热的均匀性最佳, 观测点的平均发光强度及平均升温速率分别达到26.59 μW/cm2和0.29 ℃/min, 实现了可见-近红外光谱的光分频利用。

癌症治疗一直是现代医学界最大的难题之一。因为放疗和化疗会带来一定的副作用,因此,通过静脉注射光热剂使其在肿瘤组织中积累,进而在近红外光照射下产生足够的热量来消融实体肿瘤的光热治疗法引起了研究人员的广泛关注。该方法由于具有照射光易聚焦和调整的特性而使得局部治疗过程能够以非侵入、直接和精准的方式进行。这篇综述首先归纳了近年来基于光热转换纳米材料的光热剂在消融实体肿瘤研究方面的主要进展,然后总结了提高光热治疗效果的不同策略,最后讨论了基于光热转换纳米材料的肿瘤光热治疗在临床应用方面面临的局限性和挑战。

理论设计对于高性能太阳能光热转换薄膜的实验制备极为重要。然而,大多数软件通常局限于正入射情况下的太阳光吸收率的优化,而无法直接对太阳能光热转换效率这一重要指标进行优化。鉴于以上问题,使用传输矩阵方法与遗传优化算法,通过改变金属/介质多层膜基太阳能光热转换薄膜中各层薄膜的厚度,直接对其光热转换效率进行优化设计。重点研究了薄膜层数、太阳光照度与工作环境温度对钨/氧化铝基(W/Al2O3)多层膜的影响。研究结果表明,在聚光比为1和100情况下,该膜系的最优膜层数分别为6与8。该研究结果对于高性能太阳能光热转换薄膜的实验制备具有重要的指导意义。

氧化石墨烯是工业常用的化学试剂。为了测试其光热转换性能, 采用了改进的Hummers方法制取氧化石墨烯(GO)分散液, 进而通过静电纺丝制备PVA-GO复合膜, 运用紫外吸收漫反射光谱(UVRS)分析了PVA-GO复合膜的吸光性能, 通过电子天平连接计算机软件测量PVA-GO蒸发水量。结果表明, 在一定范围内, 随着GO质量浓度的增加, PVA-GO蒸发水量不断增加。当GO质量浓度达到7%时, PVA-GO复合膜能够较好地被静电纺丝成纤维网状结构, 同时又具有良好的光热转换效果。通过扫描电镜(SEM)分析PVA-GO复合膜的表面特征, 发现无添加GO的PVA膜是纤维丝状结构, 表面光滑, 且纤维直径大小一致, 分布均匀。当在PVA中填充7%GO时, 纤维网接而成, 部分GO均匀包裹纤维丝。在真空环境下, 423 K高温处理后, PVA-GO复合膜致密度增加, GO附着纤维丝程度提升。当使用980 nm红外激光辐射时, PVA-GO复合膜的蒸发速率为0.81 kg/(m2·h), 约是聚乙烯醇膜的两倍。同时, 蒸发效率达到51%。这不仅提高了光热转换性能, 增加了光能利用率, 还可以为海水淡化的工业应用提供参考。

激光光热治疗被认为是有潜在应用价值的肿瘤微创/无创治疗技术，具有快速、微创、毒副作用小等优点，因而受到了广泛关注。为提高光热治疗效果，研究人员对不同类型的光热治疗剂进行了研究。相比于无机纳米材料，基于有机材料的光热治疗剂具有更理想的生物相容性和生物降解性能，更容易实现临床应用，因此近年来发展迅速。对典型的有机光热治疗剂（包括包裹近红外染料的纳米胶束、基于蛋白结构的光热治疗剂、卟啉脂质体和聚合物近红外吸收材料）在近年来的研究进展进行阐述，介绍了它们各自的优势和存在的问题，最后对本领域的研究方向进行思考和探讨。