淡水資源的短缺以及日益嚴(yán)重的水污染問題是全球面臨的巨大挑戰(zhàn)；谔柲艿慕缑嬲舭l(fā)技術(shù)可以改善液體表面的熱定位，避免體積加熱帶來大量熱損失，是水凈化和海水淡化的有效方法。提高界面蒸發(fā)效率的重要途徑是設(shè)計高效的光熱層、連續(xù)的水遷移通道和穩(wěn)定的絕緣層，以同時實現(xiàn)太陽能界面蒸發(fā)系統(tǒng)中理想的水和熱管理。
近日，大連理工大學(xué)蹇錫高院士團(tuán)隊的翁志煥教授首次發(fā)現(xiàn)雜萘聯(lián)苯聚芳醚材料可以彌補(bǔ)MXene在紫外和近紅外波段的吸收不足，并與MXene光熱協(xié)同實現(xiàn)太陽光的高效寬帶吸收。分子內(nèi)的高度共軛的π鍵和DHPZ結(jié)構(gòu)所增加的π-π堆積顯著增強(qiáng)體系的光吸收性能。我們將雜萘聯(lián)苯聚芳醚砜酮進(jìn)行磺化改性賦予優(yōu)異水溶性，然后與羧化殼聚糖通過氫鍵和靜電相互作用構(gòu)筑具備仿生鷹絨羽結(jié)構(gòu)的太陽能界面蒸發(fā)器，特殊的分級結(jié)構(gòu)既減少了熱量損失，又防止了水的過飽和和鹽的快速積累，可以實現(xiàn)了91.7%的高光熱轉(zhuǎn)換效率，在一個太陽強(qiáng)度照射下水蒸發(fā)速率可達(dá)2.34 kg m-2 h-1，該體系的成功構(gòu)建有望將實驗室中測量的光熱轉(zhuǎn)換性能優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為實際中的連續(xù)脫鹽和廢水凈化應(yīng)用，是發(fā)揮聚芳醚基材料的光熱性能潛力的新起點。該工作以“Biomimetic polyaryl ether-based aerogels for efficient interfacial solar water vapor generation”發(fā)表在Chemical Engineering Journal上。論文第一作者為大連理工大學(xué)化工學(xué)院博士生張慈劍，通訊作者為翁志煥教授。該研究得到了國家重點研發(fā)計劃項目、國家自然科學(xué)基金面上項目和中央高；究蒲袠I(yè)務(wù)費的共同資助支持。
圖一：聚芳醚的選擇及光熱協(xié)同機(jī)理
圖二：仿生鷹羽氣凝膠的設(shè)計、制備及應(yīng)用
圖三：CMSx氣凝膠的結(jié)構(gòu)特征
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.151247
- 大連理工大學(xué)蹇錫高院士團(tuán)隊 AFM：穿山甲鱗片結(jié)構(gòu)啟發(fā)的高強(qiáng)度可修復(fù)超分子水性聚合物網(wǎng)絡(luò) 2025-04-04
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