80电影天堂网,少妇高潮一区二区三区99,jαpαnesehd熟女熟妇伦,无码人妻精品一区二区蜜桃网站

  某些地區(qū)的淡水資源貧乏，嚴(yán)重制約了社會(huì)及經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展。傳統(tǒng)的淡水收集技術(shù)往往需要額外的能源，成本較高。太陽(yáng)能作為一種清潔、可再生的能源利用方式，對(duì)其進(jìn)行高效開(kāi)發(fā)是一種可嘗試的途徑。近年來(lái)，通過(guò)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成熱能，進(jìn)而在遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于水沸騰的溫度下產(chǎn)生蒸汽來(lái)進(jìn)行淡水收集的方式已成為研究熱點(diǎn)。其中，該技術(shù)的核心在于光熱轉(zhuǎn)換材料的蒸發(fā)器的開(kāi)發(fā)。然而，當(dāng)前已發(fā)展的光熱材料，其原材料存在來(lái)源窄、制備復(fù)雜、成本高、穩(wěn)定性低、環(huán)境適應(yīng)性差等問(wèn)題，限制了光熱技術(shù)在淡水收集方面的進(jìn)一步發(fā)展。

  針對(duì)上述問(wèn)題，中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所陳濤研究員課題組前期研發(fā)了一系列用于光熱淡水收集的高分子復(fù)合材料 (Nano Energy 2019, 60, 841; ACS Appl. Mater. Inter. 2019, 11, 15498; Solar RRL 2019, 3, 1900004; Energy Techno. 2019, 1900787)。這些工作不但提出了一系列制備簡(jiǎn)單、高轉(zhuǎn)化效率、低成本、高穩(wěn)定性和環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的光熱材料，而且結(jié)合高分子材料固有的柔性、可裁剪、可縫制等特性，并通過(guò)簡(jiǎn)單的方式將二維光熱材料轉(zhuǎn)變成三維材料，從而提高了淡水收集能力。

  最近，研究人員在前期工作的基礎(chǔ)上，受到夏日海邊沙灘溫度高這一現(xiàn)象的啟發(fā)，通過(guò)光熱高分子材料對(duì)天然砂子的仿生改性，賦予其優(yōu)異的光熱轉(zhuǎn)換能力，并結(jié)合砂子聚集時(shí)會(huì)自發(fā)形成的可持續(xù)供水的毛細(xì)孔的特性，發(fā)展了一種基于仿生改性砂子聚集體的多功能光熱淡水收集器（Nano Energy, 2020, 68, 104311），并實(shí)現(xiàn)了在多種應(yīng)用環(huán)境中的淡水收集（圖1）。天然海砂主要由二氧化硅組成，儲(chǔ)量豐富，由于不能成為建筑設(shè)施中的結(jié)構(gòu)材料，因此價(jià)格低廉。在本研究中，錨定在天然砂子表面的聚多巴胺（PDA）既可以充當(dāng)紅外線吸收劑，又可以充當(dāng)有效的粘合劑，通過(guò)π相互作用和氫鍵橋接沙子和聚吡咯（PPy），從而形成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定并具有高光熱轉(zhuǎn)化能力的黑砂（polypyrrole/polydopamine/sand，PPSD）。此外，砂子的聚集行為使其自發(fā)形成微米尺度的自組織孔隙，這樣的多孔結(jié)構(gòu)可以進(jìn)一步產(chǎn)生毛細(xì)作用力，將水從沙層底部吸到頂部，這可以用作有效的供水通道（圖2）。

圖1 a) PPSD的制備示意圖；b-e) PPSD實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)、分離及大氣水收集機(jī)理示意圖

圖2 a) PPSDs聚集體內(nèi)自形成孔孔徑大小及分布；b) PPSDs聚集體優(yōu)異的吸水性；c-f )聚吡咯與聚多巴胺分子間作用力及優(yōu)化結(jié)構(gòu)

  得到的PPSDs可進(jìn)一步用于2D/3D太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的界面水凈化，在1個(gè)太陽(yáng)下，蒸發(fā)速率可達(dá)到1.21 kg m^-2 h^-1（圖3）。得益于沙子很強(qiáng)的塑形能力，二維平面的PPSDs可簡(jiǎn)單快速地轉(zhuǎn)變?yōu)槿S立體的PPSDs，在1個(gè)太陽(yáng)下蒸發(fā)速率可提升至1.43 kg m^-2 h^-1（圖4）。除了PPSDs能用于傳統(tǒng)的光熱海水純化外，其也展示出較強(qiáng)的環(huán)境自適應(yīng)性，能適應(yīng)多種不同的應(yīng)用環(huán)境（圖5）。如當(dāng)海水遭受城市和工業(yè)區(qū)的油污染時(shí)，若直接將含油污水直接供給蒸發(fā)器，會(huì)導(dǎo)致蒸發(fā)器的污染和蒸發(fā)速度的降低。為了實(shí)現(xiàn)高效、可持續(xù)的凈水，PPSDs中聚集形成的微孔可預(yù)先有效地分離含油污水，并在隨后用于光熱蒸發(fā)。結(jié)果顯示，經(jīng)過(guò)預(yù)分離后，PPSDs的蒸發(fā)速率得到了顯著提高，從0.87 kg m^-2 h^-1提升至1.19 kg m^-2 h^-1（圖5）。另外，在一些內(nèi)陸的干旱地區(qū)或沙漠中，沒(méi)有直接可見(jiàn)的水源，絕大部分水汽分布在空氣中。由于FeCl₃的摻雜，以及在內(nèi)部毛細(xì)作用力的協(xié)同作用下，PPSDs可以先吸收大氣中的水分，隨后在太陽(yáng)光的驅(qū)動(dòng)下，原位進(jìn)行光熱蒸發(fā)而獲得淡水。在實(shí)際的戶(hù)外大氣淡水收集實(shí)驗(yàn)中，PPSDs的日均凈水收集能力約為1.13 kg m^-2，遠(yuǎn)高于純砂子收集能力（約0.07 kg m^-2）。因此，該多功能PPSDs聚集體的概念為實(shí)現(xiàn)在多變的應(yīng)用環(huán)境中對(duì)環(huán)境適應(yīng)的淡水收集提供了一條新的途徑。

圖3 PPSDs用于光熱水蒸發(fā)性能表征及其機(jī)理模型討論

圖4 a-b) 三維PPSDs海水淡化性能增強(qiáng)機(jī)理示意圖；c-g) 三維PPSDs用于光熱海水淡化的性能表征及與目前所報(bào)道的基于天然材料光熱蒸發(fā)器的性能比較

圖5 PPSDs展示出較強(qiáng)的環(huán)境自適應(yīng)性，能適應(yīng)多種不同的應(yīng)用環(huán)境

  本研究還得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（51803226）、中科院前沿科學(xué)重點(diǎn)研究項(xiàng)目（QYZDB-SSW-SLH036）、博士后創(chuàng)新人才支持計(jì)劃（BX20180321）、中國(guó)博士后科學(xué)基金（2018M630695）及寧波市科技局（2018A610108）等項(xiàng)目的資助。

  論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2019.104311