太陽(yáng)能海水淡化技術(shù)被認(rèn)為是獲取淡水資源可持續(xù)的方法之一。近年來(lái)，科研人員在太陽(yáng)能蒸發(fā)器材料設(shè)計(jì)、水/蒸氣/鹽通道及光熱調(diào)控方面展開(kāi)研究，提高了蒸發(fā)器的蒸發(fā)速率和光熱轉(zhuǎn)換效率。然而，太陽(yáng)能蒸發(fā)器在面向?qū)嶋H應(yīng)用過(guò)程中面臨著蒸發(fā)器制備繁瑣、材料耐候性差以及長(zhǎng)期抗鹽耐用性低的問(wèn)題。
近日，中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所綠色印刷實(shí)驗(yàn)室研究員宋延林課題組在前期利用3D打印技術(shù)構(gòu)造三維錐形不對(duì)稱結(jié)構(gòu)蒸發(fā)體系、實(shí)現(xiàn)高鹽度下高效太陽(yáng)能利用和高水蒸發(fā)的基礎(chǔ)上（Nat. Commun.），進(jìn)一步設(shè)計(jì)出橋拱型太陽(yáng)能蒸發(fā)器，實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)器的一步制備，其具有優(yōu)良的耐候性以及在高鹽度下的長(zhǎng)期抗鹽性。該蒸發(fā)器表面上形成了雙層連續(xù)水膜，下層限域?qū)佑糜诒３炙さ倪B續(xù)性以快速補(bǔ)充液體，上層由于溫度梯度引起的Marangoni對(duì)流，可以抑制鹽在高溫區(qū)域的積聚，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定排鹽。該蒸發(fā)器即使利用10 wt% NaCl高鹽度的鹽水連續(xù)蒸發(fā)200 h，蒸發(fā)器表面也無(wú)鹽分析出，為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化連續(xù)海水淡化提供了新策略。該蒸發(fā)器獲得的清潔水達(dá)到WHO的飲用標(biāo)準(zhǔn)，可用于農(nóng)作物種植；該海水淡化技術(shù)為海島農(nóng)業(yè)發(fā)展提供了新思路。
相關(guān)研究成果發(fā)表在Advanced Materials上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)、科技部和中科院的支持。
3D橋拱形蒸發(fā)器示意圖、雙層液膜排鹽機(jī)理與海水淡化-作物種植連動(dòng)系統(tǒng)
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