生物质材料，如木材、竹子和蘑菇等，因其良好的亲水性、独特的水传输通以及出色的热绝缘性能，在太阳能蒸发领域受到广泛关注。然而，由于供水和热绝缘的权衡关系设计不合理，导致生物基太阳能蒸发器的蒸发速率远低于石油基太阳能蒸发器。
近日，贵州大学材料与冶金学院谢海波教授和谢远鹏特聘教授团队以魔芋衍生的气凝胶作为输水材料，以竹炭黑作为光热材料，成功制备了一种高效的全生物基蒸发器（图1）。魔芋气凝胶表现出优异的吸水能力，吸水率高达10 g g-1（图2）。优化魔芋气凝胶的二维结构设计（2D KA-30），以减少气凝胶与水体之间的接触面积，降低输水材料的导热系数（0.113 W m-1 K-1），进而平衡供水和热绝缘的权衡关系。最终，太阳能蒸发器在一个太阳辐射下实现了3.77 kg m-2 h-1的蒸发速率和97.2%的光热转换效率（图3）。此外，该全生物基太阳能蒸发器的制备过程只用水作为溶剂，没有使用任何有机溶剂、强酸或强碱。
相关成果以题为“Biomass-Based Solar Evaporation: Sustainable Solutions for Efficient and Eco-Friendly Water Supply“发表在化工领域国际期刊《Chemical Engineering Journal》（IF=15.1，JCR一区，中科院工程技术1区Top）上，文章通讯作者为谢海波教授、谢远鹏特聘教授, 南昌大学胡笑添研究员，第一作者为贵州大学材料与冶金学院2022级硕士研究生田茂松，第一完成单位为贵州大学材料与冶金学院。
文章信息：Maosong Tian, Hui Lu, Haojie Li, Jingfu Tian, Yuanlong Guo, Xiaotian Hu, Haibo Xie, Yuanpeng Xie. Biomass-Based Solar Evaporation: Sustainable Solutions for Efficient and Eco-Friendly Water Supply, 2024,doi: https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.152940.
图1魔芋气凝胶的合成和制备过程
图2 2D传水结构的蒸发性能
该工作得到了国家自然科学基金（资助号52222312）、贵州大学自然科学专项基金（资助号2022008）和贵州省基础研究计划（自然科学ZK[2024]028）的支持。
图文：田茂松，黄彩娟
一审：谢海波
二审：赵飞
三审：刘剑