近期，中国科学院过程工程研究所（以下简称过程工程所）研究员杨乃亮与深圳大学教授王丹团队联合提出一种“高分子穿插束缚纳米颗粒”的三维集成策略，利用高分子链锁扣中空多壳层结构（HoMS），构筑出3D光热架构，在实验条件下实现了每小时每平方米面积38.14千克的光热界面蒸发速率，并集成光伏-光热耦合系统，通过户外试验装置实现了从海水淡化到农业灌溉的初步探索。相关研究成果日前发表于《先进材料》。
此前，研究团队已开发出基于HoMS的二维蒸发膜材料，蒸发速率达每小时每平方米面积4.02千克，刷新了纪录。在此基础上，团队进一步攻克了材料宏量制备与三维集成核心难题，采用次序模板法，在过程工程所廊坊工程试验基地进行放大，通过20升水热釜与多温区隧道炉精准调控，实现了非晶五氧化二钽/碳复合中空多壳层材料百克级稳定量化制备。随后，该材料在海水加速老化试验中，实现了30天无颗粒脱落。
据介绍，该复合结构在微纳尺度上呈现“纳米森林”形貌。试验数据显示，通过多重光散射与吸收通道，全太阳光谱吸收率达90.2%。同时，纳米限域效应重构水分子氢键网络，使水体蒸发能耗降低45.7%，蒸发速率较前期的二维薄膜提升了8.5倍...[查看原文]
