全球淡水資源危機日益嚴峻，如何高效、環(huán)保地將浩瀚海洋轉化為可用淡水?能否誕生創(chuàng)新性解決方案?剛剛在《材料科學進展》上發(fā)表綜述文章的東華大學朱美芳院士、陳志鋼教授團隊給出了一個名為光熱織物的方案，為解決全球淡水資源危機提供了創(chuàng)新性解決方案，向我們闡述了光熱織物在太陽能(4.460, -0.04, -0.89%)海水淡化中的應用潛力。

關鍵：制備高效光熱轉換織物

“全球水資源中，海水占比高達96%，但如何將這一巨大的資源轉化為可用淡水，仍是亟待解決的核心課題?！敝烀婪荚菏块_門見山地指出。

傳統(tǒng)海水淡化技術需要大量的能源供應，通常依賴于化石燃料和電力，不僅成本高昂，還帶來嚴重的環(huán)境問題。太陽能驅(qū)動的海水淡化技術成為解決這一問題的理想選擇。該技術關鍵是制備光熱轉換薄膜。目前已開發(fā)出的光熱轉換薄膜蒸發(fā)性能較好,但在長期蒸發(fā)過程中，天然海水中各種礦物鹽可能會在光熱膜表面沉淀形成鹽結晶，降低光吸收并堵塞蒸汽通道，最終導致蒸發(fā)性能下降。

陳志鋼團隊主要研究光熱材料和功能纖維，合成了一系列新型光熱納米材料，并開發(fā)了多種用于太陽能海水淡化的光熱轉換凝膠和光熱織物。陳志鋼告訴記者，光熱織物的粗糙紋理表面有助于陽光的多次吸收，從而提高光熱轉化效率；復雜的纖維結構帶來高比表面積，顯著增強了蒸發(fā)過程中水與空氣的接觸界面；協(xié)同優(yōu)化的親水性和毛細作用，確保了海水在蒸發(fā)過程中的持續(xù)供應；此外，織物具有高度柔性，能夠適配多種蒸發(fā)器結構，且具備低成本和可規(guī)?；a(chǎn)的優(yōu)勢，這些特性使其在大規(guī)模海水淡化中具有廣闊的應用潛力。

在光熱織物的制備技術方面，團隊采用了多種方法，包括表面改性、高溫碳化、靜電紡絲、氣噴紡絲和結構編織等。其中，表面改性技術可以增強織物的光吸收能力，而靜電紡絲技術則能夠制備出具有高比表面積的納米纖維結構，從而提升蒸發(fā)效率。

效果：蒸發(fā)器效率突破90%

在基于光熱織物的蒸發(fā)器設計方面，陳志鋼告訴記者，團隊設計了多種蒸發(fā)器結構，包括漂浮型、翻轉型、三維隔離型、懸掛型和向光斜掛型蒸發(fā)器。最新研發(fā)的一系列織物基懸掛式非接觸蒸發(fā)裝置展現(xiàn)了低熱損失、雙面蒸發(fā)、不析鹽以及可長期持續(xù)運行等獨特優(yōu)點。在這類蒸發(fā)器中，海水通過毛細作用和重力滲入織物并沿著織物流動。大部分流動的海水在懸空織物的上、下雙表面進行光熱蒸發(fā)，顯著提升了蒸發(fā)速率。同時，剩余的濃縮海水從織物最低處滴落，帶走鹽分，有效避免了固體鹽的析出，從而實現(xiàn)了長時間穩(wěn)定的運行。

“通過優(yōu)化蒸發(fā)器結構，太陽能蒸發(fā)系統(tǒng)的效率已可突破90%?！标愔句摫硎?，這一突破為淡水資源開發(fā)提供了顛覆性解決方案。

除了海水淡化，光熱織物還能在哪些領域發(fā)揮作用?朱美芳院士指出，太陽能驅(qū)動海水蒸發(fā)系統(tǒng)不僅可用于淡水生產(chǎn)，還可應用于催化、發(fā)電以及鹽漬土修復等領域。她認為，這一技術在解決淡水匱乏、能源短缺和環(huán)境污染等復雜挑戰(zhàn)中具有潛力，未來有望在更多領域發(fā)揮重要作用。

應用：產(chǎn)業(yè)化應用還需時日

盡管光熱織物在太陽能海水淡化中展現(xiàn)出巨大潛力，但其產(chǎn)業(yè)化過程中仍面臨一些挑戰(zhàn)。朱美芳院士坦言，如何進一步降低成本、提高規(guī)模化生產(chǎn)效率以及優(yōu)化長期使用性能，是團隊需要解決的關鍵問題。

“我們正在積極探索解決方案，力求將這一技術從實驗室推向大規(guī)模應用?！敝烀婪荚菏勘硎?，團隊將繼續(xù)深入研究，推動這一技術邁向新的高峰，為全球水資源可持續(xù)管理貢獻力量。

展望未來，朱美芳院士對光熱織物的應用前景充滿期待。她表示，團隊將進一步探索光熱織物的多功能特性，優(yōu)化太陽能蒸發(fā)系統(tǒng)的設計，并推動其在更多領域的應用。

“光熱織物的創(chuàng)新，不僅是一項技術突破，更是一種責任?！敝烀婪急硎?，團隊將繼續(xù)致力于科技創(chuàng)新，助力全球水資源的可持續(xù)發(fā)展。未來，隨著技術的不斷成熟和應用的不斷拓展，太陽能驅(qū)動海水淡化技術有望在全球范圍內(nèi)發(fā)揮更加重要的作用。