隨著全球淡水資源日益緊張，水污染問題進一步加劇了淡水短缺的危機。盡管地球表面約96.5%為海水，但淡水僅占總水資源的2.53%。為緩解這一困境，多種海水淡化技術如反滲透和電滲析已被廣泛應用。其中，太陽能驅動界面蒸發(fā)技術因其清潔、高效和操作簡便等優(yōu)勢備受關注。然而，該技術在實際應用中仍面臨一個關鍵挑戰(zhàn)：如何在維持高蒸發(fā)速率的同時，有效解決鹽分積累導致的蒸發(fā)器性能下降問題。
近日，南京林業(yè)大學蔡亞輝副教授、田丹教授和南京林業(yè)大學/北京林業(yè)大學李建章教授合作提出了一種基于光控動態(tài)水門控的太陽能蒸發(fā)系統(tǒng)，成功實現(xiàn)了高蒸發(fā)速率與自清潔排鹽的平衡。該研究開發(fā)了一種由改性螺吡喃和低成本木材構成的光自適應蒸發(fā)器，通過光照變化觸發(fā)螺吡喃分子結構的可逆轉變，從而實現(xiàn)動態(tài)排鹽。理論計算表明，螺吡喃與異構體部花青之間的親水性差異是促進鹽分去除的關鍵。該蒸發(fā)器采用雙層設計，上層為光控層，下層為親水層，不僅穩(wěn)定了氣液界面，還減少了熱損失，顯著提升了蒸發(fā)效率。實驗證明，該蒸發(fā)器在長期運行中表現(xiàn)出穩(wěn)定的排鹽能力、高蒸發(fā)速率、良好的重復使用性以及抗污染性能，戶外實驗與水凈化測試進一步驗證了其在真實環(huán)境下的淡水生產(chǎn)能力。相關論文以“Light-adaptive interfacial solar steam evaporation enhanced by dynamic water gating”為題，發(fā)表在Nature Communications上。
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