新型水凝胶太阳能蒸发器实现高效率耐盐和高强度脱盐

面对全球淡水资源日益稀缺，海水淡化被认为是缓解这一问题的最有效方法之一。然而，它确实有一个问题——高效和低成本的蒸发材料是实现大规模应用的关键。

水凝胶提供了一个有希望的机会，但这些水凝胶在界面太阳能蒸发器中的传统用途仍然缺乏满足高蒸发速率，耐盐性和持久机械性能的权衡的能力。

因此，大多数传统的水凝胶材料只适用于低盐度盐水，远未达到工业高盐废水长期蒸发和处理的要求。已经证明，通过构建互穿的三维大孔结构可以增强水凝胶的耐盐性。

尽管如此，快速的水输送和高含水量会导致导电热损失增加。这个问题可以通过进一步设计Janus结构来解决。此外，尽管存在各种创建此类结构的方法，但它们通常很复杂并且缺乏表面稳定性。

为此，来自中国天津河北工业大学化学工程与技术学院的一组研究人员将疏水性气相纳米二氧化硅气凝胶(SA)引入水凝胶生产工艺。SA的超轻质和超疏水特性使其能够在凝胶过程中自发迁移并聚集到水凝胶的上部区域，形成Janus结构。

“我们知道，孔隙结构的调节也可以平衡由海绵状水凝胶的高耐盐性引起的热损失增加的问题，”发表在Green Energy & Environment上的该研究的第一作者Aqiang Chu解释说。“因此，我们加入了琼脂(AG)以提高水凝胶蒸发器的综合性能。

值得注意的是，AG具有增稠功能，在这种情况下，它可以稳定在发泡过程中形成的气泡结构，从而有助于调节水凝胶的孔结构。

“AG链上的大量羟基可以通过与水相互作用并与聚乙烯醇形成醚键以形成强大的交联网络来立即减少水蒸发的焓，有助于改善机械性能，”Chu进一步解释道。

“再加上这些制备材料的低成本和环境友好性，我们的Janus双网络海绵状水凝胶太阳能蒸发器在界面太阳能蒸发领域显示出巨大的实际应用潜力，”通讯作者Hao Li补充道。

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