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中国科学院青岛生物能源与过程研究所的研究人员，近日利用不同纳米碳材料的复合策略，开发出新型三维太阳光驱动海水淡化膜材料，其光热转化效率超过93%。
该工作为3D光热膜的开发设计提供了实验基础，有望推动太阳光驱动海水淡化技术的快速发展。
受收集声波耳廓结构的启发，并借鉴太阳灶结构，研究人员设计了具有宏观尺寸的3D空心锥形光热膜，其光热转化效率超过93%，超过了常见2D平面膜水蒸发速率的极限值。
对胶州湾实际海水的测试表明，3D空心锥形光热膜不仅表现出较好的稳定性，同时其蒸发效率是自然蒸发的3.5倍。在蒸发过程中盐会在锥形卷筒上层析出，不会覆盖整个光热膜，这不仅有助于盐的富集回收，同时可保持光热性能的稳定。
聚吡咯基3D空心锥形光热膜的制备示意图
详细研究表明，3D空心锥形光热膜超高光热蒸发性能主要通过三方面实现：
● 一、特定的几何外形可以将光线限域在锥形卷筒内部，通过光的多步反射，实现光热卷筒对太阳光的高效吸收，平均吸光率超过99%。
● 二、3D空心锥形卷筒既无需借助额外的隔热材料减少水体中的热流失，也不需要借助其他材料进行水的传导，而是通过改变卷筒在水中的高度，调控与水的接触面积减少热量流失，实现理想的蒸发界面限域加热。
● 三、3D光热锥形卷筒结构的设计使实际蒸发面积不同于太阳光的辐照面积，显著增大实际蒸发面积。
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