近日，材料學院顧紹金教授和尚斌副教授聯合報道了一種具有特殊梯度孔結構的太陽能蒸發器，為解決界面水蒸發過程中高效水傳輸和熱量管理提供了獨特的解決方案，相關研究工作以“Benincasa hispidas-inspired pore-gradient aerogel with integrated water and thermal management for highly efficient solar vapor generation and water purification“，（DOI:https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.146766)為題在工程技術領域國際知名期刊《Chemical Engineering Journal》（中科院一區Top期刊，影響因子15.1）上發表。77779193永利官网為第一單位，材料學院顧紹金教授和尚斌副教授為共同通訊作者，省部共建國家重點實驗室碩士研究生馬冬冬為論文第一作者。
低能耗淡水制備一直是國際前沿研究課題。近年來，人口增長、污水排放及碳中和等問題，将該研究方向進一步推向了熱潮。太陽能光熱界面水蒸發技術利用清潔、無污染、可再生的太陽輻射進行水體加熱蒸發，從技術理論上可以獲取充足、穩定的優質水，并且符合節能減排和可持續發展的要求，是制備淡水最理想的方式。但基于目前技術革新所實現的淡水制備通常面臨高輸水通量與有效熱管理相互制約的難題。如何平衡輸水通量與熱管理，最終實現高效界面水蒸發是當前的挑戰之一。基于此，該工作首次以仿生的方法制備了一種具有特殊梯度孔結構的三維材料。此三維材料上表面平均孔徑約為4.88 um, 底部平均孔徑約為20.25 um，沿此方向具有明顯的孔尺寸梯度。由于其特殊的梯度孔結構，導緻材料沿孔尺寸增大方向的吸光性逐漸減弱，吸水性逐漸增強，潤濕狀态下材料的隔熱性逐漸降低，此特殊性質能夠極好的解決光熱材料水傳輸與熱管理之間的問題。在1 kW m-2的模拟光照強度下，測試其光熱水蒸發速率高達2.49 kg m-2 h-1，光熱水蒸發效率約為96.3%，并且，利用所制備的蒸發器對多種非飲用水進行純化之後，處理後的水質具有明顯提高。
上述研究成果是顧紹金教授和尚斌副教授在界面光熱蒸發領域取得的又一創新性成果，這一研究為解決界面水蒸發過程中高效水傳輸和熱量管理提供了有效的方案，有望為後續高性能光熱蒸發器的設計開辟新的路徑。
