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本報(bào)訊（記者甘曉）中國(guó)科學(xué)院過程工程研究所介科學(xué)與工程全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員王鈺團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一種以一維Ti2AlSnC MAX相納米纖維膜為光熱層的光熱蒸發(fā)器，可在強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、高鹽度廢水等極端環(huán)境下高效、穩(wěn)定地利用太陽能生產(chǎn)淡水。近期，相關(guān)研究成果發(fā)表于《美國(guó)化學(xué)會(huì)-納米》。
太陽能驅(qū)動(dòng)界面蒸發(fā)技術(shù)是一種利用太陽能進(jìn)行高效蒸發(fā)的新技術(shù)，因零碳排、高能效及模塊化優(yōu)勢(shì)，成為可持續(xù)生產(chǎn)淡水的有效解決方案。然而，傳統(tǒng)光熱材料對(duì)極端環(huán)境適應(yīng)性不足、化學(xué)穩(wěn)定性差、多功能性缺失等問題會(huì)導(dǎo)致蒸發(fā)性能迅速下降，嚴(yán)重制約其應(yīng)用。 針對(duì)這一難題，研究團(tuán)隊(duì)引入了具有金屬與陶瓷雙重特性的MAX相材料，該材料兼具陶瓷的高硬度、耐高溫、耐腐蝕特性和金屬的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和耐輻射性。研究人員通過調(diào)控A位元素（Sn/Al）固溶體，合成了一維Ti2AlSnC納米纖維膜。該材料不僅具備超90%的寬光譜吸收率和高效光熱轉(zhuǎn)換能力，還展現(xiàn)出卓越的化學(xué)穩(wěn)定性與機(jī)械柔韌性。Ti2AlSnC納米纖維的親水性表面及多孔結(jié)構(gòu)顯著降低了水蒸發(fā)焓，形成易于蒸發(fā)的“中間水”簇，可有效提升蒸發(fā)性能。 研究團(tuán)隊(duì)基于這一纖維材料，設(shè)計(jì)出多種蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)以減少能耗，并結(jié)合焦耳加熱模塊協(xié)同調(diào)控?zé)峁芾恚M(jìn)一步擺脫光熱蒸發(fā)技術(shù)對(duì)光照條件的依賴。實(shí)驗(yàn)中，在低光照或無光條件下，該蒸發(fā)器僅需小于3V的低電壓輸入，即可全天候生產(chǎn)淡水。此外，該蒸發(fā)器可有效抑制鹽結(jié)晶堆積，在20wt%高鹽度廢水中仍維持高效脫鹽性能。 相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1021/acsnano.5c03189 《中國(guó)科學(xué)報(bào)》 (2025-05-14 第4版 綜合)
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