超强吸光的新材料，让太阳能净化饮用水变得轻而易举_风闻
Science_北京-不惧过往，不畏将来！2020-07-15 15:06
研究人员开发了一种铝面板，可更有效地收集太阳能，蒸发和净化污水。
罗切斯特大学研究人员开发的铝面板，可利用太阳能高效净化饮用水。
一直以来，为战地士兵和缺水地区居民提供清洁饮用水都是一个全球性难题。一种具有超强吸光特性的新型铝材料可能会改变这种状况。
《自然•可持续发展》杂志7月13日报道，在美国陆军研究办公室（ARO）的资助下，罗切斯特大学的研究人员开发了一种铝面板，可更有效地收集太阳能，蒸发和净化污水。
ARO项目负责人、Evan Runnerstrom博士说：“作战人员离不开饮用水。这种铝质面板可以用于制造被动式或低能耗净水装置，满足士兵的用水需求。”
研究人员以飞秒激光脉冲蚀刻普通铝板表面，使其变成黑色，并具备超强的光吸收性和毛细作用。当铝板以一定角度浸入水中后，其表面会吸附一层水薄膜。黑化表面利用其保留的几乎100%的太阳能快速加热水，使其蒸发。而毛细表面结构改变了水的分子间化学键，进一步提高了蒸发过程的效率。
用激光技术处理普通铝材料后，铝材表面变成了黑色，并具备了超强光吸收性和超毛细作用。
罗切斯特大学光学教授Chunlei Guo表示：“这项技术的效率几乎可以达到100%。这是一种简便、耐用、廉价的全球水危机解决方案，在发展中国家尤为适用。”
室内研究表明，新型铝材可以减少洗涤剂、重金属和染料等常见污染物的含量，使水质达到安全饮用标准。Guo说，发达国家也可以用这项技术缓解干旱地区的水资源短缺问题，以及推进海水淡化项目。
利用太阳光煮沸饮水一直被认为是消除微生物病原体、减少腹泻感染的有效方法。然而，这种方法不能消除重金属和其他污染物。基于太阳能的水蒸发技术，利用水的相态变化截留杂质，进一步减少了污染物。
然而，水蒸发技术涉及的体积加热方式非常低效，不利于大规模收集净水。为此，工程师们提出用界面加热方式对其进行改进。但新的问题又产生了：材料只能水平铺设；毛细材料很容易被遗留的污染物堵塞，需要频繁更换。
Guo等开发的铝面板突破了这些限制。他说：“我们使用的是开槽表面，简单的喷淋就能清洗干净。此外，我们的铝板角度可以根据太阳位置不断调整，能量使用效率很高。”
编译：雷鑫宇
审稿：alone
责编：Max
期刊来源：《自然•可持续发展》
期刊编号：2398-9629
原文链接：
https://phys.org/news/2020-07-solar-material.html
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