先進材料：新織物は海水の効率的で持続的な蒸発を実現する

東華大学の陳志鋼研究員チームは新しい生体模倣光熱織物を設計し、海水の効率的で持続的な蒸発を実現し、二次元フレキシブル光熱膜の大規模設計と太陽エネルギー駆動海水淡水工業化応用に新たな視点を開き、世界の淡水資源危機に対応するために助力を提供した。関連研究成果は近日『先進材料』に発表された。

太陽光海水淡水化の核心は光熱材料と蒸発装置である。既存の光熱材料は主に三次元構造材料と二次元膜を含み、両者はそれぞれ優位性があるが、同時に一定の問題が存在し、実際の応用を制限している。

木の葉構造と蒸散作用に啓発され、研究チームは商用ポリエステル（PET）単一繊維を原料とし、編組技術を通じて典型的な三層構造を呈する二次元PET織物として構築し、さらに修飾して木の葉構造の光熱織物CPP-Hを得た。実験の結果、CPP-H織物の太陽光吸収率は96.1%に顕著に上昇し、低熱損失と優れた光熱変換性能を示し、同時に蒸発エンタルピーを低下させ、蒸発効率を向上させた。

その上で、研究者はCPP-H織物を高海水槽と低空槽の間に斜め掛けし、光斜め掛け蒸発器に組み立て、高海水槽から低空槽への海水輸送を実現した。太陽の光に照らされて、織物は太陽光を吸収してそれを熱に変換して、海水が最上階の上、下表面及び底層の上、下表面の計4つの平面で同時に蒸発することを促進します。

CPP−H織物の蒸発モードは植物葉の蒸発過程をシミュレーションした。蒸発後の残りの海水は塩水に濃縮され、低空収集槽に滴下され、蒸発器内部の塩結晶の蓄積を効果的に回避する。実験結果により、この三層光熱織物の性能は類似材料に基づく伝統的な浮遊模型、単層織物懸垂模型または三層織物より優れていることが明らかになった。

陳志鋼氏によると、チームは将来、光熱織物の成分、マイクロナノ構造などが光吸収、光熱変換、蒸発過程に与える影響法則を深く探索し、蒸発速度をさらに最適化し、淡水生産コストを下げ、太陽エネルギー海水淡水化の産業化への基礎を築き、淡水供給のグリーンシステムの構築に協力する。