我科学家研制出高效可持续仿生太阳能净水器

记者从中国科学技术大学该校俞书宏院士团队开发了一种基于细菌纤维素纳米复合材料的高效且可持续的仿生多层级太阳能蒸汽发生器，由于这种仿生结构设计和纳米网络降低了蒸发焓，从而可以实现高蒸发速率和80%的太阳能转化效率。研究成果日前在线发表在《纳米快报》上。

世界五分之一人的生活在缺水地区，尤其是在缺少稳定电力的地区，获得干净的饮用水是一项艰巨的任务。因此，迫切需要一种高效，低成本，可持续和简单易得的技术和设备来产生清洁的饮用水。太阳能净水技术简单有效，可从不可饮用的水源，如湖水，污水或海水中获得干净的饮用水。

据介绍，该太阳能蒸汽发生器是通过一步气溶胶辅助生物合成过程制造的。经过设计的微生物合成过程成功地与纳米材料的气溶胶沉积技术相结合，并且直接高效地构建了复杂的仿生层级结构。该太阳能蒸汽发生器的分层结构包含三个具有不同功能的连续层，包括碳纳米管与细菌纤维素复合的光吸收层，玻璃微珠与细菌纤维素复合的隔热层以及用于支撑和输水的木质基材。其中，细菌纤维素水凝胶的三维纤维素纳米纤维网络显着降低了将液态水转化为蒸汽的能耗，并加速水汽化。

此外，为了更方便研究蒸发速率，能量转化效率和蒸发能量消耗之间的关系，该研究团队还提出了一种新颖的二维图表分析方法，其中的指导线显示了不同的蒸发焓。这种理论分析方法可用以分析太阳能蒸汽发生器器件中不同功能部件对蒸发速率的贡献。

与其他太阳能净水技术相比，这种太阳能蒸汽发生器在蒸发率、能量转化效率、可持续性和成本方面具有很大的优势，有望发展成为未来水净化中的新的技术途径。