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利(li)(li)用(yong)太陽能進行海水(shui)(shui)淡(dan)化(hua)具有重大的(de)(de)應用(yong)前景。為提(ti)高(gao)海水(shui)(shui)淡(dan)化(hua)速率(lv)(lv)和提(ti)高(gao)能源利(li)(li)用(yong)效(xiao)率(lv)(lv)，研(yan)究(jiu)人員提(ti)出了利(li)(li)用(yong)新型光熱(re)(re)轉換材(cai)料(liao)降(jiang)低(di)熱(re)(re)損耗、構筑有效(xiao)的(de)(de)水(shui)(shui)/蒸汽傳輸界(jie)面，以及提(ti)高(gao)光熱(re)(re)轉換材(cai)料(liao)的(de)(de)耐用(yong)性(xing)等策略。然(ran)而，目前的(de)(de)海水(shui)(shui)淡(dan)化(hua)裝置能耗較高(gao)，海水(shui)(shui)淡(dan)化(hua)的(de)(de)效(xiao)率(lv)(lv)、耐久性(xing)均有待提(ti)高(gao)，尤其是鹽度升高(gao)后(hou)的(de)(de)持續淡(dan)化(hua)仍(reng)然(ran)是一個巨(ju)大挑戰。

最(zui)近，在(zai)國家自然科(ke)學基金委(wei)、科(ke)技(ji)部和中(zhong)國科(ke)學院的(de)支持(chi)下(xia)，中(zhong)科(ke)院化學研(yan)究所綠色印刷重(zhong)點實驗室科(ke)研(yan)人員(yuan)在(zai)前期(qi)構建(jian)的(de)快速連續3D打(da)印體系(xi)（Research , 2018 , 2018 , 4795604）基礎上，研(yan)究人員(yuan)與美國麻省(sheng)理工(gong)學院教授Nicholas Fang課(ke)題(ti)組(zu)合作，利(li)用(yong)3D打(da)印技(ji)術構造了三維錐形不對稱結(jie)構蒸(zheng)發(fa)體系(xi)，在(zai)高(gao)鹽度下(xia)實現了高(gao)效太(tai)陽能利(li)用(yong)和高(gao)速水蒸(zheng)發(fa)。

為實現高效(xiao)(xiao)的(de)(de)光熱(re)轉換和(he)海水(shui)(shui)蒸發(fa)(fa)(fa)(fa)，通過有效(xiao)(xiao)熱(re)管(guan)理實現高效(xiao)(xiao)水(shui)(shui)傳輸和(he)蒸發(fa)(fa)(fa)(fa)至關重要。研(yan)究表(biao)明：所設計的(de)(de)3D錐形結(jie)構(gou)表(biao)面可以束縛(fu)梯度厚度的(de)(de)水(shui)(shui)膜(mo)(mo)，同(tong)(tong)時3D蒸發(fa)(fa)(fa)(fa)器的(de)(de)不同(tong)(tong)高度對太陽(yang)光的(de)(de)吸收不同(tong)(tong)，導致(zhi)水(shui)(shui)的(de)(de)蒸發(fa)(fa)(fa)(fa)存在蒸發(fa)(fa)(fa)(fa)梯度，主要的(de)(de)蒸發(fa)(fa)(fa)(fa)位點為3D結(jie)構(gou)的(de)(de)頂(ding)部，因此水(shui)(shui)膜(mo)(mo)沿3D結(jie)構(gou)的(de)(de)側壁呈(cheng)現溫度梯度，并(bing)由于馬蘭(lan)戈尼效(xiao)(xiao)應(ying)使水(shui)(shui)流向更(geng)快的(de)(de)蒸發(fa)(fa)(fa)(fa)區域，從而(er)顯著提高水(shui)(shui)蒸發(fa)(fa)(fa)(fa)速率和(he)能量的(de)(de)利用效(xiao)(xiao)率。

高鹽度水蒸發時，水膜厚度梯度和蒸發場梯度導致3D結構表面存在鹽的濃度梯度和頂部鹽結晶特征，結晶的鹽很容易去除，因而可以連續工作。該系統的海水淡化速率達1.72kgm^-2h^-1，有很強的(de)應用前景。

該(gai)研究成(cheng)果近(jin)日發(fa)表于(yu)《自(zi)然(ran)-通訊》（Nat.Commun.,2020,11,521）上，通訊作者是宋延林，第(di)一作者是吳(wu)磊(lei)。

圖：3D蒸發器(qi)的制備，3D蒸發梯度及頂部鹽結晶(jing)性質(zhi)