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水(shui)(shui)和能源(yuan)(yuan)是現代社會(hui)中的(de)稀(xi)缺資(zi)(zi)源(yuan)(yuan)，與國(guo)家經濟(ji)和社會(hui)發(fa)(fa)(fa)展息息相關。許(xu)多(duo)地(di)區(qu)淡水(shui)(shui)資(zi)(zi)源(yuan)(yuan)的(de)短缺和能源(yuan)(yuan)發(fa)(fa)(fa)電基礎設施的(de)不足進(jin)一(yi)步(bu)惡化了水(shui)(shui)和能源(yuan)(yuan)的(de)供應。太(tai)陽能驅(qu)動的(de)界(jie)面光熱蒸發(fa)(fa)(fa)技(ji)術被認為(wei)是一(yi)種(zhong)綠色(se)可持(chi)續(xu)的(de)解(jie)決方(fang)案(an)。太(tai)陽能是驅(qu)動水(shui)(shui)蒸氣產生的(de)主(zhu)要能量來(lai)源(yuan)(yuan)，因此研究人員開發(fa)(fa)(fa)了各(ge)種(zhong)光吸收體和光捕獲(huo)結構以(yi)增強光熱轉換效(xiao)率(lv)。然而對于大多(duo)數現有的(de)太(tai)陽能水(shui)(shui)蒸發(fa)(fa)(fa)膜來(lai)說，其水(shui)(shui)蒸發(fa)(fa)(fa)速(su)率(lv)和整體光熱轉換效(xiao)率(lv)仍然受限于較低的(de)熱能利用率(lv)。

海(hai)南(nan)大學南(nan)海(hai)海(hai)洋資源利用國家重點實驗室(shi)曹(cao)陽(yang)教授團隊(dui)及(ji)其合作者針對這一問題(ti)，通過在木材基(ji)底上(shang)基(ji)于油(you)菜花(hua)粉(fen)碳細胞(bao)和(he)雙層PVDF膜(mo)構建三層夾心光(guang)(guang)熱膜(mo)結構，綜合優化蒸(zheng)發層水運(yun)輸和(he)熱管理性能，實現碳細胞(bao)周圍水環(huan)境(jing)和(he)水蒸(zheng)發模式調控，獲得高效光(guang)(guang)熱水蒸(zheng)發膜(mo)。相關結果以“Sandwich Photo thermal Membrane with Confined Hierarchical Carbon Cells Enabling High-Efficiency Solar Steam Generation”為題(ti)，在線發表(biao)在Small（DOI：10.1002/smll.202000573）。

該論文(wen)中，研(yan)究(jiu)者首先采(cai)用Cu鹽活(huo)化的方(fang)法對分級空心(xin)結構(gou)(gou)(gou)油菜花粉(fen)(fen)進行碳化并(bing)構(gou)(gou)(gou)造大量孔結構(gou)(gou)(gou)，然后在木(mu)材基底上層層組裝夾(jia)心(xin)光熱膜結構(gou)(gou)(gou)。與石墨烯和碳納(na)米(mi)管相比，花粉(fen)(fen)碳細(xi)胞(bao)不但成本低(di)(di)、制備工藝簡(jian)單，而且(qie)孔結構(gou)(gou)(gou)更加(jia)精細(xi)多樣、結構(gou)(gou)(gou)穩(wen)定性(xing)更好。通過夾(jia)心(xin)結構(gou)(gou)(gou)的構(gou)(gou)(gou)建(jian)，花粉(fen)(fen)碳細(xi)胞(bao)的大空腔有利于降低(di)(di)蒸發層的水含量，減(jian)少熱能損耗，而其(qi)球形結構(gou)(gou)(gou)則能拱(gong)起蒸發表面(mian)，增加(jia)有效蒸發面(mian)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(de)水蒸(zheng)發速(su)率。

研究(jiu)者(zhe)相信，此項(xiang)研究(jiu)對于分級空心結構和生物質碳材料在界面光熱水蒸發領域中(zhong)的(de)應用(yong)具有較(jiao)好的(de)啟發作(zuo)用(yong)。該論(lun)文(wen)第一作(zuo)者(zhe)為(wei)(wei)海南(nan)(nan)大學(xue)材料科(ke)學(xue)與工(gong)程學(xue)院(yuan)碩士研究(jiu)生田程，通訊作(zuo)者(zhe)為(wei)(wei)南(nan)(nan)海海洋資源利用(yong)國家重點實驗室黃(huang)瑋(wei)老(lao)師，涂進春老(lao)師和曹陽老(lao)師。論(lun)文(wen)得到(dao)國家自(zi)然(ran)科(ke)學(xue)基金項(xiang)目(mu)、海南(nan)(nan)省自(zi)然(ran)科(ke)學(xue)基金項(xiang)目(mu)，海南(nan)(nan)省重點研發計劃等項(xiang)目(mu)的(de)支持。