材料是人类社会发展的重要的基础。随着技术的进步和经济的发展,材料越来越受到国际社会的重视。而新材料由于具有优秀的性能和良好的应用前景,现已成为各国竞争的焦点。本论文将着重研究两类吸光材料:低反射膜和太阳光谱选择性吸收膜。这两类材料既有相似点又有不同点。低反射膜由于在一定波长区间有很强的吸光能力,所以表现出低反射率特点,其可有效地提高热探测器和红外光学系统的测量精度,提高摄影机和望远镜清晰度,增加光学类导航系统的精确度等。而太阳光谱选择性吸收膜(或称太阳能选择性吸收膜)由于在太阳光谱区间(300–2500 nm)有高吸收,中红外区有高反射(即低热发射率),所以能有效地选择性吸收利用太阳能,可广泛地应用于太阳能热水器、太阳能空调和太阳能光热发电系统的集热管。首先,我们成功地设计和构筑了在近紫外可见光区具有超低反射率的Cu O/Cu体系。通过在铜基底上有序地生长超长的Cu O纳米线来构筑超厚的垂直纳米线阵列。调变反应的温度和时间,成功实现了对Cu O纳米线密集程度和纳米线阵列厚度的调控。此外我们还构筑了具有不同倾斜程度的Cu O纳米线阵列,发现垂直排列的阵列结构最有利于光捕捉。同时我们还发现更粗糙的铜基底有助于生长出更厚密的纳米线阵列结构。在该低反射率膜材料中,Cu O纳米线阵列起关键作用,它可以提高光与纳米线间的反射和吸收次数,具有很强的光捕捉性能。此外该纳米线阵列可被视为空气填充的有效光学介质,其梯度变化的折射率非常有助于提高对光的吸收,降低反射率。我们通过空气热氧化法在450 oC时制备出了外观极黑的纳米线阵列,其具有40.5μm的平均厚度,并在200-700 nm波长区间获得了超低的反射率,即0.078%。该超低反射膜存在制备简便、无污染,无副产物,不需昂贵仪器,原料廉价易得,成本低,因此具有巨大的工业应用推广前景。为获得更坚固耐用、成本更低廉、吸收波长区间更宽的低反射膜,我们首次引入水热法,在铁铬合金基底原位制备超宽光谱区的低反射膜。通过调控反应的温度和碱液浓度,我们获得了具有不同晶粒立体排布和微空隙的尖晶石膜,从而实现了对膜减反射性能的调控,实现了膜在近紫外可见近红外区(300–2500 nm)从12.85%到4.71%的平均反射率调变,和在中红外区(2.5–13μm)从23.04%到6.16%的平均反射率调变。同时经过180℃空气中1 d的热处理试验,发现该膜的反射率几乎不发生变化,说明该低反射膜有较好的热稳定性,能用于中温环境。对于该膜材料的低反射机理:我们提出了该尖晶石膜主要是由于表面分布有不同深度和不同尺度的微空隙,从而实现对入射光的多重反射和吸收,从而最终达到衰减入射光产生低反射的效果;同时我们也提出该膜也可以看成是空气填充的有效光学介质,其一定程度上的折射率渐变特点对光吸收有辅助作用;另外纳米晶粒的表面界面效应和介电效应也有助于对光的吸收。该尖晶石膜由于制备过程简单,生产成本更低,不需要复杂设备,所以具有很好的工业化的批量生产价值;并且该尖晶石膜层与基底连接牢固,能实现超宽光谱区的低反射,所以有望在太阳能光热材料、低成本的光学仪器、军事红外吸波材料上得到很大应用。我们还将水热法引入到太阳能光热膜的制备领域,在不锈钢上原位生长具有泡沫状纳米结构的太阳光谱选择性吸收膜。使该膜在太阳光谱区(300–2500 nm)具有高吸收率的同时,在中红外区实现高反射率,从而实现对太阳光选择性吸收利用。该吸收膜由大量的纳米颗粒聚集体组装而成,含有大量的纳米微孔,这些微孔能对入射光产生多次反射和吸收,起到光陷阱的作用;同时该膜材料的渐变折射率的特点也非常有利于提高膜材料吸光率;并且较平整的膜表面为膜的低热发射率提供了可能。该膜材料具有优良的光热性能和热稳定性:热处理前该膜材料能达到0.92的吸收率和0.12的热发射率;将该膜材料在450℃的空气中热处理24 h后该膜还能与基底间保持良好的附着力、未产生裂纹,并保持0.834的吸收率和0.230的热发射率;另外将该膜材料又置于不同温度的空气中进行热处理24 h,发现当热处理温度在400℃时,膜材料基本上还能保持一定的选择性吸收性能,吸收率和热发射率分别为0.837和0.192。同时我们还对具有不同膜厚的该类泡沫状纳米结构吸收膜进行了研究,发现较薄的膜虽然吸收率不高,但由于基底金属能在红外区产生高反射,故更容易获得较低的热发射率,所以我们必须在吸收率和热发射率上进行综合考量,选择合适的厚度。泡沫状纳米结构吸收膜的合成为制备太阳光谱选择性吸收膜提供了一种新策略和新的材料选择体系。该吸收膜由于性能良好,不需模板剂和致孔剂,并且制备过程简单,成本低,原料易得,有望能批量生产用于太阳能热水器和太阳能光热发电的集热管。在本论文首次引入空气热氧化法制备超低反射率的Cu O纳米线阵列,首次引入水热法在铁铬合金上制备超宽光谱区的尖晶石低反射膜,又首次引入水热法在不锈钢基底上制备太阳光谱选择性吸收膜。这些新的合成策略,分别为低反射膜和太阳光谱选择性吸收膜的制备提供了新的思路,并且从原料成本、制备成本、市场化前景等来选择材料制备体系,也为将来其他新材料的合成提供了借鉴。