上海交大张垚鑫、上海理工熊婷 Matter Preview 文章：动态水闸促进微纳米水膜的形成-从而实现快速太阳能驱动的蒸发
2024-10-12 来源：高分子科技
太阳能驱动的界面蒸发技术因其卓越的能源效率、低碳足迹、高成本效益和无二次污染等优点被广泛应用于海水淡化、污水处理、燃料和电力生产及其他能源/环境领域。传统蒸发器通常依靠毛细作用实现持续供水，这往往会导致水充满整个多孔结构，从而造成不必要的寄生热损失。为进一步提高蒸发性能，上海交通大学和上海理工大学研究团队联合在期刊Matter上发表题为“Dynamic water gating facilitated the formation of micro-nano water films for rapid solar-driven evaporation”的Preview论文，介绍了微纳水膜强化的太阳能界面蒸发结构。
图1 光热蒸发结构中的微纳水膜设计
类似地，成等人从天然岩石中水的存在形态中汲取设计灵感，开发出具有低表面能的多孔材料，构建了微纳水膜强化的蒸发结构（图 1D）。通过调节水膜厚度，该结构在 1 sun下实现了约 2.18 kg m-2 h-1 的高蒸发率。无独有偶，镍泡沫表面的CuO 微针也被证明能有效诱导微纳水膜的形成。微纳水膜的设计理念暗合中国传统哲学中的阴阳平衡，其中，高传质速率会增加寄生热损失，而弱传质速率会限制蒸发动力学并降低阻盐性能（图 1E）。只有通过精确调节微纳米水膜厚度实现热质平衡，SDWE 才能实现高蒸发性能。除了 SDWE，其他先进的蒸发材料也可以基于此原理进行设计。
原文链接 http://dx.doi.org/10.1016/j.matt.2024.08.004
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