全球淡水危机日益严峻,而传统海水淡化技能因高能耗、盐阻塞等问题难以遍及。武汉纺织大学徐卫林院士团队在《工程》期刊宣布突破性效果:经过核鞘结构纱线(CSY)规划,成功制备出高效太阳能界面蒸腾织物,蒸腾速率达2.12 kg·m⁻²·h⁻¹,能量转化功率高达93.7%,并在5%高盐度溶液中长期安稳运转。这项技能初次将纺织工艺与光热资料结合,为低本钱、规模化海水淡化拓荒新途径。
传统太阳能蒸腾器依靠多孔资料供水,但盐分易在蒸腾界面结晶阻塞孔隙,导致功率骤降。研讨团队立异规划核鞘结构纱线——以超亲水模态纤维(Modal)为核,光热碳纤维为鞘(图1)。Modal纤维经过毛细效果快速输水,而碳纤维层吸收92%的太阳光并转化为热能,构成部分高温蒸汽区。经过调理Modal纤维的根数(0/8/16束),可精准操控水流量:试验显现,8束Modal的核鞘纱线-WCSY-F)蒸腾速率最高,较无Modal纱线f)。这种“按需供水”机制既避免水分过多导致热损耗,又避免盐分堆积,破解了蒸腾器“盐堵”死结。
碳纤维鞘层经过共同编织结构构成多重反射通道,将太阳光吸收率提升至92%,远超传统碳纤维布(58%)。在1太阳光照(1 kW/m²)下,织物外表温度敏捷升至61.4°C(图3h),蒸汽生成速率达2.12 kg·m⁻²·h⁻¹,相当于每小时从1平方米织物提取2升淡水。野外测验中,大面积织物(图6a)日均产水7.5 L/m²,且接连运转7天无盐结晶(图6e),满意WHO饮用水规范(Na⁺≤0.64 mg/L)。
该技能最大亮点在于完全兼容传统纺织工艺。团队选用工业级花式捻线d),完成核鞘纱线的大规模出产。纱线经水洗去除聚乙烯醇包覆层后,碳纤维直接露出构成光热外表(图2g)。这种“纺织即出产”的形式,使得设备本钱较纳米资料蒸腾器下降80%,且可经过调整织机参数快速适配不同产能需求。现在,团队已建成中试出产线,单台织机日产织物可达500平方米,可满意万人日用水需求。
在青海盐湖的实地测验中,10平方米织物日处理高盐卤水(盐度15%)达75公斤,淡水回收率超95%。该技能还可整合于农业大棚(使用余热灌溉)或海上起浮渠道(图6c),为干旱地区和岛屿供给可继续淡水计划。据预算,规模化应用后淡水本钱可降至0.5元/吨,较反渗透法下降70%。
结语将纺织技艺与新能源资料交融,我国科学家不只织出了“光热布”,更编织出处理全球水危机的期望之网。这项“编织水站”技能,正以传统工艺的立异蜕变,书写着“向太阳要淡水”的绿色华章。
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