石墨烯具有宽带吸收和优异的光热特性的优点，并且具有有望作为重要的太阳能-热能转换材料。然而，迄今为止，具有卓越的全向光收获性能的石墨烯太阳能热材料仍然难以制备。

北京大学刘忠范院士和彭海琳教授课题组使用等离子体增强化学气相沉积法（PECVD），制备出了具有分层结构的多级石墨烯泡沫，即三维石墨烯骨架（Gfoam）表面分布垂直石墨烯纳米片（H-Gfoam）。独特的多级结构使得光相干长度增加；且光在结构内部发生多次反射，使得捕获的光其表面的任意角度都被充分吸收，降低了反射率，因而整体光热转换效率可以高达93.4%。

图：三维/二维复合多级石墨烯泡沫用于光热转换原理图

在太阳能驱使下，多级石墨烯泡沫可作为光吸收剂和加热器应用于海水淡化处理，转换效率高达91.4%，且具有优异的稳定性和抗腐蚀性。相关成果发表在《先进材料》杂志上。