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纳米“锁扣”新策略:三维光热蒸发材料助力高效太阳能海水淡化

2026-09-07 00:1723310

中国科学院过程工程研究所与深圳大学联合科研团队,在太阳能海水淡化领域取得重大突破。他们研发出一种基于高分子“锁扣”机制的三维光热蒸发材料,通过独特的结构设计显著提升了太阳能海水蒸发效率,为解决全球淡水资源短缺问题提供了创新方案。

该材料通过多重散射和吸收效应,实现了90.2%的太阳光吸收率。其核心创新在于纳米限域空间对水分子氢键网络的调控作用,使蒸发等量水分所需的能量降低45.7%。实验室数据显示,在标准测试条件下,单根蒸发体的蒸发速率达到每小时每平方米38.14千克,是团队此前开发的二维薄膜材料的8.5倍。

材料稳定性测试结果令人振奋。经过连续30天的海水加速老化试验,纳米颗粒保持零脱落,且在光照条件下不产生活性自由基,有效解决了有机基底易降解的行业难题。这种优异性能为材料的长期稳定运行提供了保障。

产业化进程取得实质性进展。团队已实现百克级量化生产,并建成0.75平方米的户外试验装置。在自然光照条件下,该装置日产淡水20.16升,可满足10人基本饮水需求,产水水质完全符合世界卫生组织饮用水标准。更值得关注的是,产出的淡水已成功用于5平方米农田灌溉,持续一年培育的菠菜、玉米、小白菜等作物均完成完整生长周期,验证了其在农业领域的实用价值。

经济性分析显示显著优势。全生命周期成本测算表明,该装置运行两年后,产水成本将低于市售瓶装水。目前,科研团队正着力优化冷凝效率,进一步降低系统成本,为技术在沿海缺水地区、海岛及偏远区域的规模化应用创造条件。这项创新成果有望让阳光与海水转化为惠及民生的安全淡水,为全球水资源危机提供中国解决方案。

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