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中國科學院青島生物能源與過程研究所的研究人員，近日利用不同納米碳材料的複合策略，開發出新型三維太陽光驅動海水淡化膜材料，其光熱轉化效率超過93%。
該工作為3D光熱膜的開發設計提供了實驗基礎，有望推動太陽光驅動海水淡化技術的快速發展。
受收集聲波耳廓結構的啟發，並借鑑太陽灶結構，研究人員設計了具有宏觀尺寸的3D空心錐形光熱膜，其光熱轉化效率超過93%，超過了常見2D平面膜水蒸發速率的極限值。
對膠州灣實際海水的測試表明，3D空心錐形光熱膜不僅表現出較好的穩定性，同時其蒸發效率是自然蒸發的3.5倍。在蒸發過程中鹽會在錐形捲筒上層析出，不會覆蓋整個光熱膜，這不僅有助於鹽的富集回收，同時可保持光熱性能的穩定。
聚吡咯基3D空心錐形光熱膜的製備示意圖
詳細研究表明，3D空心錐形光熱膜超高光熱蒸發性能主要通過三方面實現：
● 一、特定的幾何外形可以將光線限域在錐形捲筒內部，通過光的多步反射，實現光熱捲筒對太陽光的高效吸收，平均吸光率超過99%。
● 二、3D空心錐形捲筒既無需藉助額外的隔熱材料減少水體中的熱流失，也不需要藉助其他材料進行水的傳導，而是通過改變捲筒在水中的高度，調控與水的接觸面積減少熱量流失，實現理想的蒸發界面限域加熱。
● 三、3D光熱錐形捲筒結構的設計使實際蒸發面積不同於太陽光的輻照面積，顯著增大實際蒸發面積。
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