化学所宋延林课题组利用3D打印制备出仿生高效排盐太阳能蒸发器

中科院化学所

　　水资源短缺威胁全球四分之一的人口，而太阳能海水淡化技术被认为是获取淡水资源可持续的方法之一。近年来，科研人员在太阳能蒸发器材料设计、水/蒸气/盐通道以及光热调控方面进行了不断探索，提高了蒸发器的蒸发速率和光热转换效率。然而，太阳能蒸发器在面向实际应用过程中仍然面临着蒸发器制备繁琐、材料耐候性差以及长期抗盐耐用性低的问题。

　　最近，在国家自然科学基金委、科技部和中国科学院的大力支持下，化学研究所绿色印刷实验室宋延林课题组科研人员在前期利用3D打印技术构造三维锥形不对称结构蒸发体系、实现高盐度下高效太阳能利用和高水蒸发的基础上（Nat. Commun., 2020, 11, 521），进一步设计出了桥拱型太阳能蒸发器，实现蒸发器的一步制备，且其具有优良的耐候性以及在高盐度下的长期抗盐性。该蒸发器表面上形成了双层连续水膜，下层限域层用于保持水膜的连续性以快速补充液体，上层由于温度梯度引起的Marangoni对流，可以抑制盐在高温区域的积聚，进而实现长时间稳定排盐。该蒸发器即使利用10 wt% NaCl高盐度的盐水连续蒸发200 h，蒸发器表面也无盐分析出，为实现自动化连续海水淡化提供了新的策略。该蒸发器获得的清洁水达到WHO的饮用标准，可用于农作物种植，该海水淡化技术为海岛农业发展提供了新的思路。该研究成果近日发表于Advanced Materials 期刊上（Adv. Mater. 2021, DOI: 10.1002/adma.202102443），论文的第一作者为硕士生邹苗苗，通讯作者是宋延林研究员与吴磊副研究员。

图1 3D桥拱形蒸发器示意图、双层液膜排盐机理与海水淡化-作物种植连动系统