東華大學(xué)陳志鋼教授團隊 AFM: 仿生設(shè)計碳纖維/二氧化鈦@聚吡咯光熱-電熱織物用于全天候海水蒸發(fā)
2025-02-15 來源：高分子科技
光熱/電熱驅(qū)動的海水蒸發(fā)是一種有效緩解淡水危機的策略，但其實際應(yīng)用受限于不理想的光吸收和嚴(yán)重的水電解。受到天堂鳥黑色羽毛結(jié)構(gòu)和電熱水壺加熱模塊的啟發(fā)，仿生設(shè)計以碳纖維(CF)為核和二氧化鈦/聚吡咯(TiO2/PPy)納米陣列為殼的光熱/電熱織物，促使太陽光的多次反射/吸收，有效地抑制電熱過程中水的電解，提升光熱-電熱轉(zhuǎn)換性能，并降低能源浪費和安全風(fēng)險。因此，由碳-芯/納米棒陣列-殼纖維構(gòu)成的光熱-電熱織物有重要意義。
圖1 光熱-電熱織物的仿生設(shè)計與制備
圖2 光熱-電熱織物的光吸收與光熱轉(zhuǎn)換
圖3 光熱-電熱織物的電化學(xué)測試與電熱轉(zhuǎn)換
圖4織物的光熱/電熱蒸發(fā)與數(shù)值模擬
CF/TiO2/PPy織物具有優(yōu)異的光熱-電熱轉(zhuǎn)換性能和蒸發(fā)性能(圖4)。在3 V電壓和一個太陽(1 kw m-2)共同作用下，織物的溫度高達158.5 ℃(干燥狀態(tài))，導(dǎo)致其蒸發(fā)速率可達9.1 kg m-2 h-1且長時間蒸發(fā)不析鹽。通過實驗和COMSOL模擬結(jié)果證明，由于熱虹吸效應(yīng)，織物表面的溫度越高，水流速度越快，能及時帶走鹵水或鹽分，實現(xiàn)高速率蒸發(fā)海水不析鹽。
原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202423472
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