全球淡水资源危机日益严峻，如何高效、环保地将浩瀚海洋转化为可用淡水?能否诞生创新性解决方案?刚刚在《材料科学进展》上发表综述文章的东华大学朱美芳院士、陈志钢教授团队给出了一个名为光热织物的方案，为解决全球淡水资源危机提供了创新性解决方案，向我们阐述了光热织物在太阳能海水淡化中的应用潜力。
关键：制备高效光热转换织物
“全球水资源中，海水占比高达96%，但如何将这一巨大的资源转化为可用淡水，仍是亟待解决的核心课题。”朱美芳院士开门见山地指出。
传统海水淡化技术需要大量的能源供应，通常依赖于化石燃料和电力，不仅成本高昂，还带来严重的环境问题。太阳能驱动的海水淡化技术成为解决这一问题的理想选择。该技术关键是制备光热转换薄膜。目前已开发出的光热转换薄膜蒸发性能较好,但在长期蒸发过程中，天然海水中各种矿物盐可能会在光热膜表面沉淀形成盐结晶，降低光吸收并堵塞蒸汽通道，最终导致蒸发性能下降。
陈志钢团队主要研究光热材料和功能纤维，合成了一系列新型光热纳米材料，并开发了多种用于太阳能海水淡化的光热转换凝胶和光热织物。陈志钢告诉记者，光热织物的粗糙纹理表面有助于阳光的多次吸收，从而提高光热转化效率；复杂的纤维结构带来高比表面积，显著增强了蒸发过程中水与空气的接触界面；协同优化的亲水性和毛细作用，确保了海水在蒸发过程中的持续供应；此外，织物具有高度柔性，能够适配多种蒸发器结构，且具备低成本和可规模化生产的优势，这些特性使其在大规模海水淡化中具有广阔的应用潜力。
在光热织物的制备技术方面，团队采用了多种方法，包括表面改性、高温碳化、静电纺丝、气喷纺丝和结构编织等。其中，表面改性技术可以增强织物的光吸收能力，而静电纺丝技术则能够制备出具有高比表面积的纳米纤维结构，从而提升蒸发效率。
效果：蒸发器效率突破90%
在基于光热织物的蒸发器设计方面，陈志钢告诉记者，团队设计了多种蒸发器结构，包括漂浮型、翻转型、三维隔离型、悬挂型和向光斜挂型蒸发器。最新研发的一系列织物基悬挂式非接触蒸发装置展现了低热损失、双面蒸发、不析盐以及可长期持续运行等独特优点。在这类蒸发器中，海水通过毛细作用和重力渗入织物并沿着织物流动。大部分流动的海水在悬空织物的上、下双表面进行光热蒸发，显著提升了蒸发速率。同时，剩余的浓缩海水从织物最低处滴落，带走盐分，有效避免了固体盐的析出，从而实现了长时间稳定的运行。
“通过优化蒸发器结构，太阳能蒸发系统的效率已可突破90%。”陈志钢表示，这一突破为淡水资源开发提供了颠覆性解决方案。
除了海水淡化，光热织物还能在哪些领域发挥作用?朱美芳院士指出，太阳能驱动海水蒸发系统不仅可用于淡水生产，还可应用于催化、发电以及盐渍土修复等领域。她认为，这一技术在解决淡水匮乏、能源短缺和环境污染等复杂挑战中具有潜力，未来有望在更多领域发挥重要作用。
应用：产业化应用还需时日
尽管光热织物在太阳能海水淡化中展现出巨大潜力，但其产业化过程中仍面临一些挑战。朱美芳院士坦言，如何进一步降低成本、提高规模化生产效率以及优化长期使用性能，是团队需要解决的关键问题。
“我们正在积极探索解决方案，力求将这一技术从实验室推向大规模应用。”朱美芳院士表示，团队将继续深入研究，推动这一技术迈向新的高峰，为全球水资源可持续管理贡献力量。
展望未来，朱美芳院士对光热织物的应用前景充满期待。她表示，团队将进一步探索光热织物的多功能特性，优化太阳能蒸发系统的设计，并推动其在更多领域的应用。
“光热织物的创新，不仅是一项技术突破，更是一种责任。”朱美芳表示，团队将继续致力于科技创新，助力全球水资源的可持续发展。未来，随着技术的不断成熟和应用的不断拓展，太阳能驱动海水淡化技术有望在全球范围内发挥更加重要的作用。
全球淡水资源危机日益严峻，如何高效、环保地将浩瀚海洋转化为可用淡水?能否诞生创新性解决方案?刚刚在《材料科学进展》上发表综述文章的东华大学朱美芳院士、陈志钢教授团队给出了一个名为光热织物的方案，为解决全球淡水资源危机提供了创新性解决方案，向我们阐述了光热织物在太阳能海水淡化中的应用潜力。
关键：制备高效光热转换织物
“全球水资源中，海水占比高达96%，但如何将这一巨大的资源转化为可用淡水，仍是亟待解决的核心课题。”朱美芳院士开门见山地指出。
传统海水淡化技术需要大量的能源供应，通常依赖于化石燃料和电力，不仅成本高昂，还带来严重的环境问题。太阳能驱动的海水淡化技术成为解决这一问题的理想选择。该技术关键是制备光热转换薄膜。目前已开发出的光热转换薄膜蒸发性能较好,但在长期蒸发过程中，天然海水中各种矿物盐可能会在光热膜表面沉淀形成盐结晶，降低光吸收并堵塞蒸汽通道，最终导致蒸发性能下降。
陈志钢团队主要研究光热材料和功能纤维，合成了一系列新型光热纳米材料，并开发了多种用于太阳能海水淡化的光热转换凝胶和光热织物。陈志钢告诉记者，光热织物的粗糙纹理表面有助于阳光的多次吸收，从而提高光热转化效率；复杂的纤维结构带来高比表面积，显著增强了蒸发过程中水与空气的接触界面；协同优化的亲水性和毛细作用，确保了海水在蒸发过程中的持续供应；此外，织物具有高度柔性，能够适配多种蒸发器结构，且具备低成本和可规模化生产的优势，这些特性使其在大规模海水淡化中具有广阔的应用潜力。
在光热织物的制备技术方面，团队采用了多种方法，包括表面改性、高温碳化、静电纺丝、气喷纺丝和结构编织等。其中，表面改性技术可以增强织物的光吸收能力，而静电纺丝技术则能够制备出具有高比表面积的纳米纤维结构，从而提升蒸发效率。
效果：蒸发器效率突破90%
在基于光热织物的蒸发器设计方面，陈志钢告诉记者，团队设计了多种蒸发器结构，包括漂浮型、翻转型、三维隔离型、悬挂型和向光斜挂型蒸发器。最新研发的一系列织物基悬挂式非接触蒸发装置展现了低热损失、双面蒸发、不析盐以及可长期持续运行等独特优点。在这类蒸发器中，海水通过毛细作用和重力渗入织物并沿着织物流动。大部分流动的海水在悬空织物的上、下双表面进行光热蒸发，显著提升了蒸发速率。同时，剩余的浓缩海水从织物最低处滴落，带走盐分，有效避免了固体盐的析出，从而实现了长时间稳定的运行。
“通过优化蒸发器结构，太阳能蒸发系统的效率已可突破90%。”陈志钢表示，这一突破为淡水资源开发提供了颠覆性解决方案。
除了海水淡化，光热织物还能在哪些领域发挥作用?朱美芳院士指出，太阳能驱动海水蒸发系统不仅可用于淡水生产，还可应用于催化、发电以及盐渍土修复等领域。她认为，这一技术在解决淡水匮乏、能源短缺和环境污染等复杂挑战中具有潜力，未来有望在更多领域发挥重要作用。
应用：产业化应用还需时日
尽管光热织物在太阳能海水淡化中展现出巨大潜力，但其产业化过程中仍面临一些挑战。朱美芳院士坦言，如何进一步降低成本、提高规模化生产效率以及优化长期使用性能，是团队需要解决的关键问题。
“我们正在积极探索解决方案，力求将这一技术从实验室推向大规模应用。”朱美芳院士表示，团队将继续深入研究，推动这一技术迈向新的高峰，为全球水资源可持续管理贡献力量。
展望未来，朱美芳院士对光热织物的应用前景充满期待。她表示，团队将进一步探索光热织物的多功能特性，优化太阳能蒸发系统的设计，并推动其在更多领域的应用。
“光热织物的创新，不仅是一项技术突破，更是一种责任。”朱美芳表示，团队将继续致力于科技创新，助力全球水资源的可持续发展。未来，随着技术的不断成熟和应用的不断拓展，太阳能驱动海水淡化技术有望在全球范围内发挥更加重要的作用。
