太陽能海水淡化技術(shù)被認(rèn)為是獲取淡水資源可持續(xù)的方法之一。近年來，科研人員在太陽能蒸發(fā)器材料設(shè)計、水/蒸氣/鹽通道及光熱調(diào)控方面展開研究，提高了蒸發(fā)器的蒸發(fā)速率和光熱轉(zhuǎn)換效率。然而，太陽能蒸發(fā)器在面向?qū)嶋H應(yīng)用過程中面臨著蒸發(fā)器制備繁瑣、材料耐候性差以及長期抗鹽耐用性低的問題。
近日，中國科學(xué)院化學(xué)研究所綠色印刷實驗室研究員宋延林課題組在前期利用3D打印技術(shù)構(gòu)造三維錐形不對稱結(jié)構(gòu)蒸發(fā)體系、實現(xiàn)高鹽度下高效太陽能利用和高水蒸發(fā)的基礎(chǔ)上（Nat. Commun.），進一步設(shè)計出橋拱型太陽能蒸發(fā)器，實現(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)性以快速補充液體，上層由于溫度梯度引起的Marangoni對流，可以抑制鹽在高溫區(qū)域的積聚，進而實現(xiàn)長時間穩(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)器表面也無鹽分析出，為實現(xiàn)自動化連續(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。研究工作得到國家自然科學(xué)基金委員會、科技部和中科院的支持。
3D橋拱形蒸發(fā)器示意圖、雙層液膜排鹽機理與海水淡化-作物種植連動系統(tǒng)
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