新型海水淡化膜材料問(wèn)世

　　中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過(guò)程研究所的研究人員近日利用不同納米碳材料的復(fù)合策略，開(kāi)發(fā)出新型三維太陽(yáng)光驅(qū)動(dòng)海水淡化膜材料，其光熱轉(zhuǎn)化效率超過(guò)93%。該工作為3D光熱膜的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，有望推動(dòng)太陽(yáng)光驅(qū)動(dòng)海水淡化技術(shù)的快速發(fā)展。

　　受收集聲波耳廓結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，并借鑒太陽(yáng)灶結(jié)構(gòu)，研究人員設(shè)計(jì)了具有宏觀尺寸的3D空心錐形光熱膜，其光熱轉(zhuǎn)化效率超過(guò)93%，超過(guò)了常見(jiàn)2D平面膜水蒸發(fā)速率的極限值。對(duì)膠州灣實(shí)際海水的測(cè)試表明，3D空心錐形光熱膜不僅表現(xiàn)出較好的穩(wěn)定性，同時(shí)其蒸發(fā)效率是自然蒸發(fā)的3.5倍。在蒸發(fā)過(guò)程中鹽會(huì)在錐形卷筒上層析出，不會(huì)覆蓋整個(gè)光熱膜，這不僅有助于鹽的富集回收，同時(shí)可保持光熱性能的穩(wěn)定。

　　詳細(xì)研究表明，3D空心錐形光熱膜超高光熱蒸發(fā)性能主要通過(guò)三方面實(shí)現(xiàn)，一是特定的幾何外形可以將光線限域在錐形卷筒內(nèi)部，通過(guò)光的多步反射，實(shí)現(xiàn)光熱卷筒對(duì)太陽(yáng)光的高效吸收，平均吸光率超過(guò)99%;二是3D空心錐形卷筒既無(wú)需借助額外的隔熱材料減少水體中的熱流失，也不需要借助其他材料進(jìn)行水的傳導(dǎo)，而是通過(guò)改變卷筒在水中的高度，調(diào)控與水的接觸面積減少熱量流失，實(shí)現(xiàn)理想的蒸發(fā)界面限域加熱;三是3D光熱錐形卷筒結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使實(shí)際蒸發(fā)面積不同于太陽(yáng)光的輻照面積，顯著增大實(shí)際蒸發(fā)面積。