上海交大張垚鑫、上海理工熊婷 Matter Preview 文章：動態(tài)水閘促進微納米水膜的形成-從而實現快速太陽能驅動的蒸發(fā)
2024-10-12 來源：高分子科技
關鍵詞：微納水膜 太陽能界面蒸發(fā)
太陽能驅動的界面蒸發(fā)技術因其卓越的能源效率、低碳足跡、高成本效益和無二次污染等優(yōu)點被廣泛應用于海水淡化、污水處理、燃料和電力生產及其他能源/環(huán)境領域。傳統(tǒng)蒸發(fā)器通常依靠毛細作用實現持續(xù)供水，這往往會導致水充滿整個多孔結構，從而造成不必要的寄生熱損失。為進一步提高蒸發(fā)性能，上海交通大學和上海理工大學研究團隊聯(lián)合在期刊Matter上發(fā)表題為“Dynamic water gating facilitated the formation of micro-nano water films for rapid solar-driven evaporation”的Preview論文，介紹了微納水膜強化的太陽能界面蒸發(fā)結構。
圖1 光熱蒸發(fā)結構中的微納水膜設計
類似地，成等人從天然巖石中水的存在形態(tài)中汲取設計靈感，開發(fā)出具有低表面能的多孔材料，構建了微納水膜強化的蒸發(fā)結構（圖 1D）。通過調節(jié)水膜厚度，該結構在 1 sun下實現了約 2.18 kg m-2 h-1 的高蒸發(fā)率。無獨有偶，鎳泡沫表面的CuO 微針也被證明能有效誘導微納水膜的形成。微納水膜的設計理念暗合中國傳統(tǒng)哲學中的陰陽平衡，其中，高傳質速率會增加寄生熱損失，而弱傳質速率會限制蒸發(fā)動力學并降低阻鹽性能（圖 1E）。只有通過精確調節(jié)微納米水膜厚度實現熱質平衡，SDWE 才能實現高蒸發(fā)性能。除了 SDWE，其他先進的蒸發(fā)材料也可以基于此原理進行設計。
原文鏈接 http://dx.doi.org/10.1016/j.matt.2024.08.004
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