聯合國政府間氣候變化專門委員會的最新報告為世界供水描繪了一幅慘淡的畫面：在地球上的 78 億人中，大約有 40 億人每年至少有一個月無法獲得足夠清潔的水。中國科學院理化技術研究所的研究人員表示，雖然已經提出了幾種凈水方案，但它們總是在某個關鍵點失敗——通常，它們對于實際應用來說不夠穩定、不夠大或不夠耐用。中國的廈門大學可能已經解決了這個問題。

在 3 月 22 日的Nano Research中，研究人員報告了一個新平臺的詳細信息，該平臺使用陽光凈化海水，與其他類似方法相比具有更高的能源效率（超過 90%），同時還避免了常見的陷阱。

我們提出了一種有機凝膠-水凝膠復合策略，用于優化太陽能驅動蒸發器在實際油污染水凈化中的綜合性能。超穩定的漂浮性、抗油污性、加速汽化過程、長期耐鹽性和可擴展性集于一個平臺。圖片來源：納米研究（2022 年）。DOI: 10.1007/s12274-022-4118-8

“家庭以及工業、農業和其他應用對淡水的需求巨大，因此開發了各種凈水技術來緩解淡水資源的短缺，”論文作者、廈門大學材料學院的王淼：“比較這些途徑，太陽能驅動的通過界面蒸發凈化海水或受污染的水有望成為一種低成本的系統。”

這種凈化方法利用陽光加熱其表面的水，使液體蒸發并將受污染或含鹽的對應物與水分子分離，然后以蒸汽的形式逸出到空氣中，進入自然冷凝循環，變成干凈的、可消耗的水。論文作者、廈門大學化學與化學工程學院和物理科學與技術學院的徐厚認為，問題在于，將這種方法推廣到實際應用的嘗試受到了石油污染、不穩定性、鹽分的阻礙。結晶和復雜的制造過程。

“為了在相同的陽光下產生更多的純凈水，我們如何獲得更多的能量來局部加熱水以提高蒸發率 - 而不會遇到其他方法的缺點？” 侯說：“我們回答了這個問題，并設計了一個超穩定、耐鹽分的蒸發器平臺，可以保持加速蒸發，同時還能繼續排斥油以防止污染。”

研究人員將兩種凝膠混合在水包油乳液中。這種稱為有機水凝膠的凝膠材料可以在物質相之間轉移，但主要是包含在分子鏈網中的液體。通過在有機水凝膠中加入碳納米管，研究人員創造了“熱點”，可以將太陽光局部聚焦到水面，防止整個區域的熱量散失。該材料的支化結構還有助于阻止能量耗散并有助于分子轉移以防止鹽結晶。

有機水凝膠具有低密度，因此當浸入水面以下時，它可以再次自浮以承受蒸發過程。升高的水圍繞蒸發器，產生橫向毛細排斥效應，其中油分子從被加熱的水中剝離，就像水銀從溫度計的玻璃上剝離一樣。

在實驗測試中，該平臺每小時每平方米蒸發約 2.4 公斤水，并且可以持續 240 小時而無需額外處理——即使在“嚴重的油污染”條件下，論文作者、中國科學院 (CAS) 的王樹濤說) 物理與化學技術研究所仿生材料與界面科學重點實驗室。

“我們開發了一種具有顯著太陽能利用的防油污加熱平臺，即使在嚴重污染的水中也顯示出實用的太陽能驅動水凈化的巨大潛力，”王說：“我們希望這種經濟和環保的方法能夠有助于進一步緩解全球淡水資源短缺的問題。”