吕坚院士团队制备可调孔结构的高度互联海绵，可用于太阳能海水淡化和绿氢制备

来源：DeepTech深科技

随着人口和经济活动的增长，人们对水资源需求的增加和水污染的加剧，进一步推动了全球范围内的水资源短缺。

数据显示，“世界范围内约有三分之二的人口，每年至少有一个月面临严重的水资源短缺；超过 20 亿人生活在供水不足的国家；到 2025 年，世界上一半的人口都将生活在缺水地区[1]。”

除了发现新的蓄水层，海水淡化也能在解决水资源短缺的问题中发挥重要作用。

目前，已经有多种技术能够实现海水淡化，比如多级闪蒸、多效蒸馏和反渗透等。但上述技术均需要较高的成本投入，不利于在偏远地区使用，而这些地区却通常会受到淡水短缺的严重影响。

界面太阳能水蒸发技术，也是海水淡化方法的其中一种，其主要使用光热材料，将太阳能转化为热能，再用来蒸煮废水和海水等非饮用水。但该技术在实施的过程中，也会受到制备策略复杂、蒸发性能不足和机械耐久性差等多方面的限制。

因此，制备一种具有太阳能-热能转换效率优良、互联性高、机械耐久性强等优势的低成本材料，对于太阳能水蒸发技术来说至关重要。

此外，要想改进界面太阳能水蒸发系统的性能，还需要进一步研究水输运和蒸汽生成对材料互联性的依赖。

近期，香港城市大学团队开发了一种简单且经济有效的方法，并制备出了一种用于太阳能水处理的高度互联多孔海绵。

“这种海绵能够通过蒸汽的方法，有效地将水蒸发出来，把盐留在整体的结构中，实现水和盐的直接分离。将这些水蒸气收集起来，就变成了我们可以饮用的淡水。”法国国家技术科学院院士，香港工程科学院院士，香港城市大学机械工程学讲座教授吕坚表示。

图丨吕坚（来源：吕坚）

该团队通过材料优化和计算机辅助设计，大大提高了该海绵的吸水效率。比如，其在海绵中设计了一些特殊的多孔结构，使海绵可以更好地吸附各种溶液，尤其是水溶液。

为了对该海绵进行验证，他们采用炭黑和聚氨酯基质作为光热材料和多孔基质，合成了高度互联多孔海绵蒸发器。

该蒸发器在含水量、输水速度、孔隙率、导热性和力学强度等方面均具备很高的可调性。比如，通过调节孔隙率，实现了供水量和热损失的平衡，能够获得高达 95% 的太阳能利用效率。

图丨高度互联海绵蒸发器的制备和表征（来源：Separation And Purification Technology）