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地球表面71%的面積被海洋占據，但海水無法直接(jie)作為人類的生(sheng)活用(yong)水。

太陽能光(guang)熱(re)蒸(zheng)發技術是實現(xian)海水淡化的主要方法之一，但傳統的光(guang)熱(re)轉化材料(liao)制備復雜、成本高、穩定(ding)性低。

據報道，日前，中國科學院寧波工業技術(shu)研究院智能高分子材料團(tuan)隊(dui)陳濤研究員課題組，研發(fa)出(chu)了一種新型(xing)海水淡化(hua)裝置(zhi)，且這一研究成果已刊登在Solar RRL期刊上。

Solar RRL是Advanced Material期(qi)刊(kan)的(de)子刊(kan)。Advanced Material是工程與計算大學(xue)科、材(cai)料與化學(xue)大領域(yu)的(de)頂尖期(qi)刊(kan)。

該新型(xing)海水淡(dan)化裝置呈三(san)維仿(fang)生樹狀(zhuang)結(jie)構，課題(ti)組技術負責人肖鵬把它(ta)稱(cheng)之(zhi)為“蒸(zheng)騰樹”。它(ta)通過(guo)(guo)模擬植物(wu)吸水、蒸(zheng)騰和冷凝的(de)過(guo)(guo)程，利用光(guang)照促使表面水份蒸(zheng)發(fa)，從而將吸收的(de)海水轉(zhuan)化為純凈(jing)水。

實(shi)驗(yan)中(zhong)，將“蒸騰樹”放置在盛有海(hai)水的大杯里，外(wai)部套上塑料容器，在有光(guang)照的條件(jian)下，塑料容器內壁陸續附(fu)著上小水珠，然后滴落(luo)到(dao)底部的容器中(zhong)，形成純(chun)凈水。

圖：“蒸騰樹”模型

“蒸騰樹”主要由三部(bu)分構成，包括作為光吸收劑(ji)的CP基(ji)(ji)(ji)葉(xie)子、用于(yu)輸水(shui)(shui)/隔熱的紙基(ji)(ji)(ji)莖和用于(yu)抽水(shui)(shui)的紙基(ji)(ji)(ji)根(gen)。

CP基葉(xie)子(zi)(zi)可(ke)以(yi)經受(shou)強度較大的(de)彎曲，且折(zhe)疊過程中(zhong)不出現明顯的(de)斷裂。經課題組研究人員測試發現，疊加(jia)四(si)層的(de)CP基葉(xie)子(zi)(zi)可(ke)以(yi)吸收近95%的(de)紫外(wai)線(xian)、96%的(de)可(ke)見光和90%的(de)紅外(wai)太陽(yang)輻射(she)。

光照后，CP基(ji)葉子表面的溫度(du)可(ke)在2分鐘內(nei)迅速升高(gao)至75℃，水分蒸發(fa)后，收集到(dao)的清水符(fu)合世界衛生組織(zhi)的飲(yin)用水標準。

CP基(ji)葉(xie)子、紙(zhi)基(ji)莖和紙(zhi)基(ji)根這三部分，都(dou)主要由高分子材料(liao)聚吡咯(ge)棉(mian)布制成。

聚(ju)吡咯是一種輕(qing)質(zhi)高效的光熱轉換材料，將其(qi)覆蓋(gai)在普通棉(mian)織(zhi)物(wu)表面(mian)上，可(ke)使棉(mian)布具有吸水快(kuai)、蒸發性強等特性，同時該棉(mian)布可(ke)洗可(ke)縫(feng)、能(neng)重復利用，制作成本較(jiao)低。

實驗室數據(ju)表明，由該材料制成的(de)“蒸(zheng)(zheng)騰樹”可將日(ri)常水體的(de)蒸(zheng)(zheng)騰速(su)率提升3.5倍以(yi)上。1平(ping)方米“蒸(zheng)(zheng)騰樹”7小時(shi)可淡(dan)化海(hai)水超(chao)過5千克，能夠滿足三個普通成年人一天的(de)飲水需求。

圖：“蒸騰樹”的應用材料及(ji)原理

由于聚吡(bi)咯(ge)棉布具有(you)強(qiang)大(da)的纖維結構(gou)，它可將地(di)下(xia)水(shui)(shui)(shui)從(cong)紙根持續(xu)抽取到(dao)葉片表(biao)面。因(yin)此，該裝置(zhi)除(chu)了(le)可以(yi)淡(dan)化海水(shui)(shui)(shui)外，還可以(yi)從(cong)沙子等固(gu)體基質(zhi)中提取水(shui)(shui)(shui)分。

這(zhe)意味著，這(zhe)種裝(zhuang)置在諸如水蒸(zheng)餾(liu)、污(wu)水處理，以及在某(mou)些沙漠或沼澤條件下(xia)的極端水提取場景中，具有巨大的應用潛力。

肖(xiao)鵬向記者表(biao)示，這種新(xin)型裝置本身幾乎(hu)不耗能，生產加工成本也低，應用前景十分廣闊(kuo)。

據(ju)聯(lian)合國新發布的《世界水(shui)發展報告(gao)》顯示，全(quan)球用(yong)水(shui)量(liang)已達到一個(ge)世紀前的六倍，預計2050年還(huan)將增加20%至50%。

未來，海水淡(dan)化(hua)將(jiang)成(cheng)為化(hua)解水資源(yuan)短缺的重要途徑之一。這也成(cheng)為眾多(duo)科學人(ren)員的研究領域。

上海交通(tong)大(da)學的(de)趙(zhao)斌元(yuan)副教(jiao)授(shou)課題(ti)組(zu)與倫敦城市大(da)學喬治丹(dan)尼斯助理教(jiao)授(shou)吳衛平(ping)博士(shi)課題(ti)組(zu)、牛(niu)津(jin)大(da)學材料系(xi)Robert Bradley教(jiao)授(shou)合作，還研制(zhi)出了(le)一種太陽能(neng)(neng)風能(neng)(neng)海水(shui)淡(dan)化裝(zhuang)置(zhi)。

地(di)質(zhi)聚合物(wu)介(jie)(jie)孔(kong)碳(tan)(tan)復合結構用(yong)于光熱海水(shui)蒸發設計示意圖(tu)(tu)。圖(tu)(tu)片(pian)來源(yuan)：上海交通大學(xue)材(cai)料科學(xue)與工程(cheng)學(xue)院該裝置以(yi)地(di)質(zhi)聚合物(wu)和(he)生(sheng)物(wu)質(zhi)介(jie)(jie)孔(kong)碳(tan)(tan)復合材(cai)料為基(ji)礎。核心是利用(yong)大孔(kong)結構的地(di)質(zhi)聚合物(wu)進行(xing)水(shui)傳導(dao)，再用(yong)生(sheng)物(wu)質(zhi)介(jie)(jie)孔(kong)碳(tan)(tan)復合材(cai)料吸收(shou)太陽(yang)能。生(sheng)物(wu)質(zhi)介(jie)(jie)孔(kong)碳(tan)(tan)主要由生(sheng)物(wu)質(zhi)秸稈制(zhi)成。

最(zui)后再利用微弱的(de)風能(neng)，在蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)層上(shang)方快速形成蒸(zheng)(zheng)汽(qi)負壓(ya)，加速水蒸(zheng)(zheng)氣(qi)的(de)蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)和逃逸(yi)。

通過(guo)這(zhe)兩種環保(bao)材料的組合，該光(guang)熱蒸發裝置在一個標(biao)準(zhun)太陽(yang)光(guang)照(zhao)射、3m/s的風速下，每平方米每小時可獲(huo)得(de)7.55升淡(dan)水。