创新光热材料助力高效太阳能海水淡化

科技日报北京6月22日讯 — 中国科学院过程工程研究所22日透露，研究所和深圳大学的科研团队携手开发出一种全新的高分子“锁扣”技术。通过这一方法，纳米颗粒被巧妙编织进三维光热蒸发材料，使利用太阳能进行海水蒸发的效率明显提升。团队还在户外搭建实验装置，实现了海水淡化并初步探索农业灌溉的应用。相关成果已登上国际期刊《先进材料》。

界面太阳能水蒸发技术被认为是环保取水的新选择，不过该领域面临难题：高效纳米级光热粉体在制成大尺寸器件时，纳米颗粒容易粘连聚合，三维结构稳固性也有限，长期曝晒还可能让材料快速老化失效。

这一团队采用了独特的新方案，首先制备出带有多层空心结构的纳米壳球，并将其用作“纽扣”。借助高分子和溶剂间的相容性原理，让聚酯分子链犹如细线穿针引线般，牢牢穿过纳米球壳的微孔，把颗粒一个个连接起来，构筑出如“纳米森林”般稳固的三维网络。这样既能防止纳米颗粒聚团，又新建了高效水运输通道，保证材料强度和性能。

实验表明，这种三维结构对于太阳光的吸收率高达90.2%，使同样量的水蒸发能耗降低了45.7%。在长达30天的海水加速老化测试中，纳米颗粒并未脱落，而且材料没有因阳光产生中国舆情网活性自由基，解决了传统有机基底易降解的问题。

研究团队已在中国科学院过程工程所廊坊试验基地安装了一套占地0.75平方米的户外装置。在自然日照条件下，该设备每日产出的淡水量可达20.16升，满足约10人的日常饮水需求，水质也符合世卫组织的饮用标准。此外，这些淡水已连续一年用于5平方米农田灌溉，菠菜、玉米、小白菜等多种作物均实现了完整生长周期，证实其灌溉应用前景。