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王賢保，博士生(sheng)導師(shi)，現(xian)任(ren)湖北大學(xue)材料科學(xue)與(yu)工程學(xue)院院長，教育部“功(gong)能(neng)(neng)材料綠色制(zhi)備與(yu)應(ying)(ying)用(yong)(yong)”重(zhong)點實驗室主任(ren)。在石墨烯(xi)等碳納米材料的(de)可控性(xing)制(zhi)備、性(xing)能(neng)(neng)、化學(xue)修飾(shi)及在能(neng)(neng)源、環境監測等領域的(de)應(ying)(ying)用(yong)(yong)開(kai)展了系統(tong)研究(jiu)工作，先(xian)后在權威(wei)國際期刊上發表(biao)論文150余篇。

萬物生長(chang)靠(kao)太(tai)陽，科(ke)學(xue)家(jia)們一直在研(yan)究如何高效利用(yong)太(tai)陽能。近(jin)日，記者從湖北大學(xue)獲悉，該校(xiao)材料(liao)科(ke)學(xue)與工程學(xue)院的王賢保(bao)教授團隊利用(yong)碳基材料(liao)，開發太(tai)陽能水蒸汽技(ji)術，可快速將(jiang)冷水變成(cheng)蒸汽，將(jiang)太(tai)陽能光(guang)熱轉換效率提高到九(jiu)成(cheng)，在海水淡化(hua)等領域有廣泛的應(ying)用(yong)前(qian)景。不久前(qian)，這項研(yan)究還登上了英(ying)國(guo)著名化(hua)學(xue)新聞雜志《化(hua)學(xue)世(shi)界》。

巧用石墨讓冷水直接變水蒸汽

“不需要把(ba)水(shui)燒至沸騰(teng)，也(ye)能產生水(shui)蒸氣，原(yuan)料(liao)只是普通的(de)石(shi)墨(mo)粉。”湖北(bei)大學材料(liao)科學與工程(cheng)學院(yuan)院(yuan)長王(wang)賢保表示，科學家們(men)一(yi)直在(zai)想(xiang)辦法利(li)用太陽能，石(shi)墨(mo)烯等碳基材料(liao)正是近年來的(de)研究熱(re)點。

普通的(de)太陽(yang)能(neng)(neng)(neng)光熱轉(zhuan)換(huan)采用的(de)是太陽(yang)能(neng)(neng)(neng)集熱管的(de)方式，像太陽(yang)能(neng)(neng)(neng)熱水(shui)(shui)器(qi)的(de)利用效能(neng)(neng)(neng)只有20%。”王賢保(bao)發現，石墨烯(xi)(xi)氣溶(rong)膠(jiao)在陽(yang)光下(xia)，可以(yi)將水(shui)(shui)汽(qi)化(hua)成水(shui)(shui)蒸汽(qi)，而且本(ben)體水(shui)(shui)的(de)溫度遠低(di)于(yu)其沸點。“現有的(de)太陽(yang)能(neng)(neng)(neng)海水(shui)(shui)淡化(hua)技術，要(yao)蒸發海水(shui)(shui)收集蒸汽(qi)，太陽(yang)能(neng)(neng)(neng)利用效率(lv)低(di)；反滲透膜分離淡化(hua)法(fa)耗能(neng)(neng)(neng)低(di)，但海水(shui)(shui)預處理要(yao)求高(gao)，工(gong)程造價和(he)運行成本(ben)高(gao)。我(wo)們的(de)石墨烯(xi)(xi)氣溶(rong)膠(jiao)要(yao)簡單(dan)高(gao)效得(de)多。”

反(fan)復(fu)試驗后，王賢(xian)保團隊將石墨(mo)(mo)烯(xi)氣溶膠制備成一張(zhang)神奇的(de)“薄膜(mo)”，不僅可(ke)以(yi)隨波漂浮在水面(mian)上，在模擬(ni)太陽(yang)光條件下，水蒸(zheng)發速率(lv)可(ke)以(yi)提高13倍，“薄膜(mo)”附近水體溫度最高也只有45°C。“這種漂浮的(de)石墨(mo)(mo)烯(xi)光熱轉換效率(lv)高達94%，而傳統商業光伏電(dian)池的(de)能量轉換效率(lv)僅為10-20%。”

這項技術受到(dao)了多(duo)方關注，日本國立(li)材料研究所光電子納米工程(cheng)學研究員評論(lun)稱，王賢保教授團隊用(yong)一(yi)個簡單的(de)方法(fa)構筑出高效(xiao)的(de)太(tai)陽能吸收材料，并且可以實(shi)現規模化生產。

高貢獻度背后是不斷試錯

在湖北(bei)大學，王賢(xian)保是該校ESI貢(gong)獻度最高的(de)(de)教授之一，發表在國際(ji)期刊上的(de)(de)論文(wen)被SCI引用1800余次，他引1500余次。

與(yu)材料打了(le)20多年交道，王賢(xian)保覺得(de)越做(zuo)越有意思。“挑選出最適合的材料，是個不(bu)(bu)斷(duan)試(shi)錯的過程，考驗著科研人員的智慧與(yu)毅力。”在他(ta)看來，只有顛覆(fu)性技術才能不(bu)(bu)被“卡脖(bo)子(zi)”。

比(bi)如在太(tai)陽能(neng)蒸汽(qi)技術(shu)上，王賢(xian)保團隊(dui)一開(kai)始是(shi)把貴(gui)金屬(shu)納米顆粒分散在水體中，但是(shi)效果(guo)不理(li)想、成(cheng)本也高；后來課題組做了氧化(hua)石墨烯與貴(gui)金屬(shu)結合(he)的(de)納米流體，但是(shi)回(hui)收困難也容易造成(cheng)二次污染；多(duo)方(fang)試驗后，確定了三維材料石墨烯氣(qi)溶膠；最后，他們(men)創新(xin)制備出漂浮式“薄膜”。

研究生劉行航難忘炎熱的夏季，王賢(xian)保帶著(zhu)(zhu)學(xue)生們(men)(men)在(zai)教(jiao)學(xue)樓頂制備(bei)了一(yi)個微型設備(bei)觀測。鋪著(zhu)(zhu)瀝青的樓頂溫度(du)飆升，他們(men)(men)卻(que)雷打不動(dong)地記(ji)錄了兩個月，考察技術(shu)的實際效果。“很辛苦(ku)，王老師白天有繁(fan)重的行政工作(zuo)，只能晚上(shang)給學(xue)生上(shang)課，周末召集課題組開(kai)會，他總(zong)能啟發我們(men)(men)不斷改進。”

如今，這(zhe)項技術(shu)已經申請了(le)10項國(guo)家發(fa)明(ming)專利，其中5項獲(huo)得(de)授權，獲(huo)得(de)多項了(le)具(ju)有(you)自主知識產權的(de)先進(jin)太(tai)陽(yang)能蒸汽技術(shu)。“現在(zai)還在(zai)開發(fa)新型(xing)光(guang)熱材料，對技術(shu)和設備不斷進(jin)行(xing)完善，將來可以用到太(tai)陽(yang)能光(guang)熱發(fa)電、海水(shui)淡化、污水(shui)處理、醫療(liao)消(xiao)毒等領(ling)域(yu)。”王賢保對前景充滿信(xin)心。