淡化海水更高效，這串“糖葫蘆”來幫忙

海水淡化技術(shù)是近年來應對全球水資源短缺的一項重要研究領域，近年來，人們比較熟知的方法是利用光熱界面太陽能蒸發(fā)的熱法淡化。而相關領域研究者發(fā)現(xiàn)這種傳統(tǒng)的提取方式，存在提取效率低、不穩(wěn)定性、成本高等問題，因此無法做到可持續(xù)和大規(guī)模實際應用。

為解決這一問題，浙江理工大學余厚詠教授團隊聯(lián)合上海交通大學劉彥男副教授團隊研發(fā)了一種核-殼結(jié)構(gòu)自浮式3D球形海水蒸發(fā)器。該研究成果于2024年9月以“Spherical Design-Driven Scalable Solar-Powered Water Treatment with Salt Self-Cleaning and Light Self-Adaptivity”為題發(fā)表在《Advanced Functional Materials》（影響因子18.5）上。

3D球形蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)示意圖及制備過程

而這個海水蒸發(fā)器的設計靈感，竟然是來自糖葫蘆！受糖葫蘆的啟發(fā)，余厚詠教授及其團隊研發(fā)出擁有三層結(jié)構(gòu)的球形海水蒸發(fā)器。整個小球以超輕球形膨脹聚苯乙烯（EPS）泡沫為核心材料，就好比糖葫蘆的山楂核，確保球形海水蒸發(fā)器可以漂浮起來。在泡沫周圍均勻包覆著纖維素水凝膠外殼，也就是糖葫蘆的山楂肉，用來導水；而最外層為聚吡咯（PPy），就好比糖葫蘆的糖衣，作為太陽能吸收層，進一步增強了蒸發(fā)性能。

那么3D球形海水蒸發(fā)器是怎么工作的呢？余厚詠教授解釋，將3D球形蒸發(fā)器放入需要凈化的海水中，通過太陽的照射，球形蒸發(fā)器的頂部會蒸餾出海水的鹽分，鹽分重量達到一定程度，球形蒸發(fā)器會進行自旋轉(zhuǎn)，帶有鹽分的球體會轉(zhuǎn)向下方，從而達到球形蒸發(fā)器不間斷提取作業(yè)。

經(jīng)過團隊實驗，這一設計不僅提高了蒸發(fā)器太陽能海水蒸發(fā)效率，使其能夠在不同太陽入射角下保持高效運作，還具備了鹽自清潔能力，能夠持續(xù)執(zhí)行海水蒸發(fā)過程。

該研究成果擁有效率高、自清潔、成本低、可循環(huán)使用等優(yōu)點，有效解決海水淡化的效率問題，突破原有反滲透等瓶頸，助推我國“深?！睉?zhàn)略實施。

“我們團隊正在研發(fā)自供電的3D球形海水蒸發(fā)器，以達到24小時全天工作狀態(tài)?！庇嗪裨伇硎荆酉聛?，團隊也將會利用更多材料來更新迭代球形結(jié)構(gòu)，以在未來適用于更多的生活凈水場景。