10月28日，化材學(xué)院林業(yè)工程學(xué)科沈哲紅教授研究團(tuán)隊(duì)在能源與環(huán)境領(lǐng)域國(guó)際頂尖期刊《Energy & Environmental Science》（中科院1區(qū)Top，IF=32.4）在線(xiàn)發(fā)表題為“Asymmetric Evaporation for Efficient and Simultaneous Extraction of Freshwater, Salt, and Electrical Energy from Seawater”（非對(duì)稱(chēng)蒸發(fā)用于從海水中同時(shí)高效提取淡水、鹽和電能）的研究論文。第一作者是該團(tuán)隊(duì)碩士畢業(yè)生吳倚天，通訊作者為浙江農(nóng)林大學(xué)青年教師龐亞俊博士和陳浩教授，合作通訊作者為新加坡國(guó)立大學(xué)Swee Ching Tan教授。浙江農(nóng)林大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院為該論文第一單位和通訊作者單位。
在資源短缺的當(dāng)下，從儲(chǔ)量豐富的海水中提取淡水、鹽和電能等基本資源對(duì)于人類(lèi)的生存和發(fā)展至關(guān)重要。太陽(yáng)能界面蒸發(fā)技術(shù)，以其綠色、可持續(xù)的特性，僅需太陽(yáng)光作為唯一能量來(lái)源，便能夠從海水中提取出寶貴的淡水。然而，海水蒸發(fā)淡化過(guò)程伴隨著鹽分的析出，難以清除的鹽分會(huì)附著在蒸發(fā)器的工作區(qū)，極大降低工作效率和穩(wěn)定性。此外，太陽(yáng)能界面蒸發(fā)系統(tǒng)中涉及到各種能量的轉(zhuǎn)換，如何有效捕獲海水蒸發(fā)過(guò)程中產(chǎn)生的能量也是一大挑戰(zhàn)。
在本項(xiàng)研究中，以可再生天然竹纖維為原材料，創(chuàng)制了一種具有獨(dú)特非對(duì)稱(chēng)蒸發(fā)特性的太陽(yáng)能界面蒸發(fā)器，旨在同步解決海水蒸發(fā)淡化中的鹽分積累和能量捕獲問(wèn)題，為實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定的海水資源全方位利用提供新的解決方案。在非對(duì)稱(chēng)蒸發(fā)的驅(qū)動(dòng)下，蒸發(fā)表面會(huì)產(chǎn)生水供應(yīng)/損失比的差異，從而提高特定方向上的鹽濃度梯度。因此，鹽分能夠自動(dòng)選擇性地在蒸發(fā)器的一側(cè)邊緣析出并脫落，有效避免了鹽分對(duì)蒸發(fā)器工作區(qū)的附著和污染。此外，利用非對(duì)稱(chēng)蒸發(fā)誘導(dǎo)的水分和離子定向移動(dòng)特性，結(jié)合水凝膠帶電框架的輔助作用，成功將海水蒸發(fā)過(guò)程中產(chǎn)生的能量有效轉(zhuǎn)化為電能。最終，這一創(chuàng)新設(shè)計(jì)不僅實(shí)現(xiàn)了高效的水蒸發(fā)，還同步完成了鹽分的收集和電能的捕獲，展現(xiàn)了極佳的多功能性和耐久性。
以上研究成果不僅有望為高效開(kāi)采海水資源提供新的創(chuàng)新理念，還將有力推動(dòng)生物質(zhì)基太陽(yáng)能蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)和技術(shù)進(jìn)步，為解決全球資源短缺問(wèn)題貢獻(xiàn)力量。本研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、浙江省自然科學(xué)基金及浙江農(nóng)林大學(xué)科研啟動(dòng)項(xiàng)目等資助。
（化材學(xué)院 吳倚天 龐亞俊）
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