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地球表面71%的面積被海洋占據(ju)，但海水無法直(zhi)接作(zuo)為人類的生活用水。

太(tai)陽能(neng)光熱蒸發技術是實現海(hai)水(shui)淡化(hua)的主(zhu)要方法之(zhi)一，但傳統的光熱轉化(hua)材料制備復雜(za)、成本高、穩定性低。

據報道(dao)，日前，中國(guo)科學院寧波工業技術研究院智能高分子材料(liao)團隊陳濤(tao)研究員(yuan)課題組(zu)，研發出了一種新型(xing)海水(shui)淡化裝(zhuang)置，且這一研究成果已刊(kan)登在Solar RRL期刊(kan)上。

Solar RRL是(shi)Advanced Material期刊的(de)子刊。Advanced Material是(shi)工程與計算大(da)學科、材料(liao)與化學大(da)領域的(de)頂(ding)尖(jian)期刊。

該新(xin)型海(hai)水(shui)淡化裝置呈三維仿生樹狀結構，課題組技(ji)術負(fu)責(ze)人肖鵬把它(ta)稱之為“蒸騰樹”。它(ta)通過(guo)模(mo)擬植物吸水(shui)、蒸騰和冷凝的(de)過(guo)程，利用光照促使表面水(shui)份蒸發，從而將吸收的(de)海(hai)水(shui)轉化為純(chun)凈水(shui)。

實驗中，將“蒸(zheng)騰樹”放置在盛有海水(shui)的大杯(bei)里，外(wai)部套上塑料(liao)(liao)容(rong)器，在有光照的條件下(xia)，塑料(liao)(liao)容(rong)器內壁陸續附著上小水(shui)珠，然后滴(di)落到底部的容(rong)器中，形成純凈水(shui)。

圖：“蒸騰樹”模型

“蒸(zheng)騰(teng)樹”主要由三部分構成，包括(kuo)作為光吸收(shou)劑的(de)CP基葉子、用于輸(shu)水(shui)(shui)/隔熱的(de)紙基莖和用于抽水(shui)(shui)的(de)紙基根。

CP基葉(xie)子(zi)可(ke)以經受(shou)強度(du)較大的(de)(de)彎曲，且(qie)折疊(die)過程中不出現明(ming)顯的(de)(de)斷裂。經課(ke)題組研究人(ren)員測試(shi)發(fa)現，疊(die)加(jia)四層的(de)(de)CP基葉(xie)子(zi)可(ke)以吸收近95%的(de)(de)紫外線(xian)、96%的(de)(de)可(ke)見光和90%的(de)(de)紅外太陽輻射。

光照后，CP基葉(xie)子(zi)表(biao)面的溫度可(ke)在2分鐘內迅速升高至75℃，水(shui)分蒸發后，收集到的清水(shui)符合世界衛生組織的飲用水(shui)標(biao)準。

CP基(ji)葉子、紙基(ji)莖和紙基(ji)根(gen)這(zhe)三部分(fen)，都主要由高分(fen)子材料聚(ju)吡咯棉布(bu)制成(cheng)。

聚(ju)吡(bi)咯是一種(zhong)輕質高效的光熱轉換(huan)材料，將其覆蓋在普通(tong)棉(mian)織物表面上，可使棉(mian)布具有(you)吸(xi)水快(kuai)、蒸發性強(qiang)等特(te)性，同(tong)時(shi)該棉(mian)布可洗可縫(feng)、能重復利用，制作成本較低。

實驗室數據表明，由該材料制(zhi)成的(de)“蒸(zheng)騰(teng)樹”可將日常水體的(de)蒸(zheng)騰(teng)速(su)率提升3.5倍以上(shang)。1平(ping)方(fang)米“蒸(zheng)騰(teng)樹”7小(xiao)時(shi)可淡化海水超過5千克，能夠滿(man)足(zu)三個(ge)普通成年(nian)人(ren)一天的(de)飲水需求。

圖(tu)：“蒸騰樹”的應(ying)用材料及原理

由(you)于聚吡咯棉布具(ju)有強大的纖維(wei)結構(gou)，它(ta)可將地(di)下水從紙根持續抽取(qu)到葉片表面(mian)。因此，該裝置除了可以(yi)淡化海水外(wai)，還可以(yi)從沙子等固體基(ji)質中提取(qu)水分(fen)。

這意味著，這種裝置在(zai)(zai)諸如(ru)水(shui)蒸(zheng)餾、污水(shui)處理(li)，以及在(zai)(zai)某些(xie)沙漠或沼澤條件(jian)下的極端水(shui)提(ti)取場景(jing)中，具有巨大的應用潛力。

肖鵬向(xiang)記者表示，這種新(xin)型裝置本身幾乎(hu)不耗能，生產加工成本也(ye)低(di)，應用前景(jing)十分廣闊(kuo)。

據聯合(he)國新(xin)發布的(de)《世界水發展報告》顯示(shi)，全球用水量已(yi)達到(dao)一個(ge)世紀前的(de)六倍，預計(ji)2050年還將增(zeng)加(jia)20%至50%。

未來，海(hai)水淡(dan)化(hua)將成為(wei)化(hua)解水資源(yuan)短(duan)缺(que)的重(zhong)要途徑之一。這也成為(wei)眾多(duo)科學人員的研究領域(yu)。

上海(hai)交通大學的(de)趙斌(bin)元副教授(shou)(shou)(shou)課(ke)題組與倫(lun)敦城市大學喬治(zhi)丹尼斯助(zhu)理教授(shou)(shou)(shou)吳衛(wei)平(ping)博士課(ke)題組、牛津大學材(cai)料系Robert Bradley教授(shou)(shou)(shou)合(he)作，還(huan)研制出(chu)了一種太陽能(neng)風能(neng)海(hai)水淡(dan)化(hua)裝(zhuang)置(zhi)。

地(di)質(zhi)聚(ju)合(he)物(wu)(wu)介(jie)(jie)孔(kong)(kong)碳復合(he)結構用于光熱海水蒸發設計(ji)示意圖。圖片來源：上海交(jiao)通大學(xue)(xue)材(cai)料(liao)科學(xue)(xue)與工程(cheng)學(xue)(xue)院該裝置以地(di)質(zhi)聚(ju)合(he)物(wu)(wu)和(he)生(sheng)物(wu)(wu)質(zhi)介(jie)(jie)孔(kong)(kong)碳復合(he)材(cai)料(liao)為(wei)基礎(chu)。核心是利(li)用大孔(kong)(kong)結構的地(di)質(zhi)聚(ju)合(he)物(wu)(wu)進行(xing)水傳(chuan)導(dao)，再(zai)用生(sheng)物(wu)(wu)質(zhi)介(jie)(jie)孔(kong)(kong)碳復合(he)材(cai)料(liao)吸收太陽能。生(sheng)物(wu)(wu)質(zhi)介(jie)(jie)孔(kong)(kong)碳主要由生(sheng)物(wu)(wu)質(zhi)秸稈制成。

最后(hou)再利(li)用(yong)微弱(ruo)的風(feng)能，在蒸發(fa)層上方快速形成(cheng)蒸汽負壓，加速水(shui)蒸氣的蒸發(fa)和(he)逃(tao)逸。

通過這兩種環保材料的組合，該光熱蒸發(fa)裝置在一個(ge)標(biao)準太陽光照射(she)、3m/s的風速下，每(mei)平方米每(mei)小時可獲得7.55升淡(dan)水。