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水(shui)(shui)和(he)(he)(he)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)是(shi)(shi)現代(dai)社會(hui)中的(de)(de)稀(xi)缺(que)資(zi)源(yuan)，與國(guo)家經濟和(he)(he)(he)社會(hui)發(fa)展息息相(xiang)關(guan)。許多地(di)區淡水(shui)(shui)資(zi)源(yuan)的(de)(de)短(duan)缺(que)和(he)(he)(he)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)發(fa)電基(ji)礎設(she)施的(de)(de)不(bu)足(zu)進一步惡化了水(shui)(shui)和(he)(he)(he)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)的(de)(de)供(gong)應。太陽(yang)能(neng)(neng)(neng)驅動的(de)(de)界面(mian)光(guang)熱蒸發(fa)技術被認為是(shi)(shi)一種綠色(se)可持續的(de)(de)解(jie)決方(fang)案。太陽(yang)能(neng)(neng)(neng)是(shi)(shi)驅動水(shui)(shui)蒸氣產生的(de)(de)主要能(neng)(neng)(neng)量來源(yuan)，因此研究(jiu)人員開發(fa)了各種光(guang)吸收體和(he)(he)(he)光(guang)捕獲結(jie)構以(yi)增強光(guang)熱轉換效率(lv)。然(ran)而(er)對于(yu)大(da)多數現有(you)的(de)(de)太陽(yang)能(neng)(neng)(neng)水(shui)(shui)蒸發(fa)膜來說，其水(shui)(shui)蒸發(fa)速率(lv)和(he)(he)(he)整體光(guang)熱轉換效率(lv)仍然(ran)受限于(yu)較低的(de)(de)熱能(neng)(neng)(neng)利用率(lv)。

海南大學南海海洋資源利用國家重(zhong)點實驗室曹陽教授團(tuan)隊(dui)及其合作者針對(dui)這一問題，通過在木(mu)材基底上基于油菜(cai)花粉碳細(xi)胞(bao)和雙層(ceng)PVDF膜(mo)構(gou)建三層(ceng)夾心光熱(re)膜(mo)結構(gou)，綜(zong)合優化蒸發(fa)(fa)層(ceng)水(shui)運輸(shu)和熱(re)管理(li)性能，實現碳細(xi)胞(bao)周圍水(shui)環境和水(shui)蒸發(fa)(fa)模式調控，獲得高效(xiao)光熱(re)水(shui)蒸發(fa)(fa)膜(mo)。相關結果以“Sandwich Photo thermal Membrane with Confined Hierarchical Carbon Cells Enabling High-Efficiency Solar Steam Generation”為(wei)題，在線發(fa)(fa)表(biao)在Small（DOI：10.1002/smll.202000573）。

該論文中，研(yan)究(jiu)者首先采用Cu鹽活化的方法對(dui)分級空心(xin)結(jie)(jie)構(gou)(gou)油菜花粉(fen)進行碳化并構(gou)(gou)造(zao)大量孔結(jie)(jie)構(gou)(gou)，然后在木材基底上層(ceng)(ceng)層(ceng)(ceng)組裝夾(jia)心(xin)光熱膜(mo)結(jie)(jie)構(gou)(gou)。與(yu)石墨烯和(he)碳納米管(guan)相(xiang)比，花粉(fen)碳細胞不但成本低、制備工藝簡單，而(er)且孔結(jie)(jie)構(gou)(gou)更加精細多(duo)樣、結(jie)(jie)構(gou)(gou)穩定性更好。通過夾(jia)心(xin)結(jie)(jie)構(gou)(gou)的構(gou)(gou)建(jian)，花粉(fen)碳細胞的大空腔有利于降低蒸(zheng)發(fa)層(ceng)(ceng)的水含量，減少熱能損耗，而(er)其球形結(jie)(jie)構(gou)(gou)則能拱起蒸(zheng)發(fa)表面，增加有效蒸(zheng)發(fa)面積。

通過水運輸速率的控制，可調節花粉碳細胞周圍水環境進而優化其水蒸發模式，而光吸收層兩側的能壘又可進一步增強熱能局域化作用，提高熱管理性能。所制備的光熱膜可以實現高達1.87kgm^?2h?1的水(shui)蒸發速率。

研究(jiu)者相(xiang)信，此項(xiang)研究(jiu)對于分級空心結構和(he)生物(wu)質碳材(cai)料在界面光熱水蒸發領(ling)域中(zhong)的應用(yong)具(ju)有較(jiao)好的啟發作(zuo)用(yong)。該論(lun)文第一作(zuo)者為海南大學(xue)材(cai)料科學(xue)與(yu)工程(cheng)學(xue)院碩士研究(jiu)生田程(cheng)，通訊(xun)作(zuo)者為南海海洋(yang)資源利用(yong)國家重點(dian)實驗室黃瑋老(lao)師，涂進春老(lao)師和(he)曹(cao)陽老(lao)師。論(lun)文得到國家自(zi)然科學(xue)基(ji)金項(xiang)目(mu)、海南省(sheng)自(zi)然科學(xue)基(ji)金項(xiang)目(mu)，海南省(sheng)重點(dian)研發計劃等項(xiang)目(mu)的支持。