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| 中國科學(xué)家研制出高效可持續(xù)仿生太陽能凈水器 |
| （時(shí)間:2020-7-15 8:30:52） |
記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)該校俞書宏院士團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種基于細(xì)菌纖維素納米復(fù)合材料的高效且可持續(xù)的仿生多層級太陽能蒸汽發(fā)生器，由于這種仿生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和納米網(wǎng)絡(luò)降低了蒸發(fā)焓，從而可以實(shí)現(xiàn)高蒸發(fā)速率和80％的太陽能轉(zhuǎn)化效率。研究成果日前在線發(fā)表在《納米快報(bào)》上。
世界五分之一人的生活在缺水地區(qū)，尤其是在缺少穩(wěn)定電力的地區(qū)，獲得干凈的飲用水是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。因此，迫切需要一種高效，低成本，可持續(xù)和簡單易得的技術(shù)和設(shè)備來產(chǎn)生清潔的飲用水。太陽能凈水技術(shù)簡單有效，可從不可飲用的水源，如湖水，污水或海水中獲得干凈的飲用水。
據(jù)介紹，該太陽能蒸汽發(fā)生器是通過一步氣溶膠輔助生物合成過程制造的。經(jīng)過設(shè)計(jì)的微生物合成過程成功地與納米材料的氣溶膠沉積技術(shù)相結(jié)合，并且直接高效地構(gòu)建了復(fù)雜的仿生層級結(jié)構(gòu)。該太陽能蒸汽發(fā)生器的分層結(jié)構(gòu)包含三個(gè)具有不同功能的連續(xù)層，包括碳納米管與細(xì)菌纖維素復(fù)合的光吸收層，玻璃微珠與細(xì)菌纖維素復(fù)合的隔熱層以及用于支撐和輸水的木質(zhì)基材。其中，細(xì)菌纖維素水凝膠的三維纖維素納米纖維網(wǎng)絡(luò)顯著降低了將液態(tài)水轉(zhuǎn)化為蒸汽的能耗，并加速水汽化。
此外，為了更方便研究蒸發(fā)速率，能量轉(zhuǎn)化效率和蒸發(fā)能量消耗之間的關(guān)系，該研究團(tuán)隊(duì)還提出了一種新穎的二維圖表分析方法，其中的指導(dǎo)線顯示了不同的蒸發(fā)焓。這種理論分析方法可用以分析太陽能蒸汽發(fā)生器器件中不同功能部件對蒸發(fā)速率的貢獻(xiàn)。
與其他太陽能凈水技術(shù)相比，這種太陽能蒸汽發(fā)生器在蒸發(fā)率、能量轉(zhuǎn)化效率、可持續(xù)性和成本方面具有很大的優(yōu)勢，有望發(fā)展成為未來水凈化中的新的技術(shù)途徑。
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