国产精品igao视频网网址不卡日韩,亚洲综合在线电影,亚洲婷婷丁香,黄色在线网站噜噜噜

  眾所周知，水資源與能源匱乏成為全球面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。針對(duì)地表存在廣袤的海水資源，使用太陽能天然能源實(shí)現(xiàn)對(duì)海水蒸發(fā)實(shí)現(xiàn)淡化方法即界面光熱原理的太陽能海水蒸發(fā)淡化方法是獲取清潔淡水資源的一條嶄新出路。

  最近，隨著太陽能界面蒸發(fā)海水淡化技術(shù)的發(fā)展，通過改善各類光吸收體光熱吸收能力從而達(dá)到提升蒸發(fā)效率獲得深入研究，推動(dòng)了太陽能海水淡化技術(shù)的發(fā)展。然而，高效界面光熱的太陽能蒸發(fā)器需要包含寬頻的光吸收、熱量轉(zhuǎn)換、水分傳導(dǎo)及水分蒸發(fā)四個(gè)關(guān)鍵因素，過去的研究默認(rèn)了水分傳導(dǎo)能夠滿足光熱轉(zhuǎn)換的需要，研究集中于光熱轉(zhuǎn)換效率提升太陽能蒸發(fā)器的蒸發(fā)效率，水分傳導(dǎo)特性對(duì)提升界面水分蒸發(fā)效率問題往往被學(xué)者們忽略。因此，水分傳導(dǎo)特性對(duì)界面水分蒸發(fā)效率提升至關(guān)重要，有待于深入研究。

  自然界中生物有機(jī)體（樹木、蘑菇等）具有天然水分蒸騰通道，這些通道內(nèi)部微納多孔結(jié)構(gòu)決定其具有不同毛細(xì)水分傳導(dǎo)能力。玉米秸稈是一種高產(chǎn)的禾本科植物，莖髓飽滿柔軟類似海綿，由疏松排列的多孔基礎(chǔ)組織以及分散有不同孔徑的線性維管束組成，這種微孔結(jié)構(gòu)組成使玉米秸稈相對(duì)于其他有機(jī)體在水分傳導(dǎo)速度方面體現(xiàn)出絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。

  近日，東北林業(yè)大學(xué)的孫壯志副教授課題組與香港城市大學(xué)王鉆開教授、澳大利亞埃迪斯科文大學(xué)張來昌教授合作報(bào)道了一種以高速毛細(xì)水分傳導(dǎo)的玉米秸稈莖髓為研究對(duì)象，通過涂覆多壁碳納米管與二氧化鈦光熱涂層制造了一種廉價(jià)玉米秸稈基的太陽能蒸發(fā)器，具有高速毛細(xì)管水分傳遞與清潔多孔基本組織過濾特性，能夠?qū)崿F(xiàn)高效的太陽能海水蒸發(fā)淡化，如圖1~圖2所示。

圖1玉米秸稈制備太陽能蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)示意與蒸發(fā)原理

圖2玉米秸稈的莖髓的微觀結(jié)構(gòu)與表面光熱涂層微觀結(jié)構(gòu)

  相比于其他生物有機(jī)體（特別是木材等），這種太陽能蒸發(fā)器具有超快速的毛細(xì)管水輸送、多層海鹽自清潔、大容量海水儲(chǔ)納、長期耐海水腐蝕、較低的熱導(dǎo)性及優(yōu)異水分蒸發(fā)性能，1.5 s能夠?qū)崿F(xiàn)徑向長度1 mm的玉米秸稈的100 %的表面水分吸附（水分傳導(dǎo)速度快于對(duì)比組的相同尺寸巴沙木的10倍），且一個(gè)光照強(qiáng)度下使用常規(guī)光熱涂層的最高水分蒸發(fā)比達(dá)2.48 kg m^-2 h^-1（顯著優(yōu)于以報(bào)道過的生物有機(jī)體的水分蒸發(fā)比）。這些優(yōu)勢(shì)顯著歸因于玉米秸稈骨髓的自然結(jié)構(gòu)特征，包括超親水特性的分散維管束可實(shí)現(xiàn)水的高速水分輸送，以及具有層層生物過濾且多孔腔體的基礎(chǔ)組織可實(shí)現(xiàn)淡水的多級(jí)過濾、海水的運(yùn)輸和存儲(chǔ)、較低的水分焓值和熱量損失，如圖3~圖5所示。

圖3 木材與秸稈在水分傳導(dǎo)特性對(duì)比圖

圖4 不同涂層的玉米秸稈表面光熱轉(zhuǎn)換特性

圖5 水分蒸發(fā)特性、抗腐蝕特性、海水滲透特性

  此外，課題設(shè)計(jì)了一種低成本捆綁式玉米秸稈基太陽能海水淡化淡水收集裝置，如圖6所示，通過對(duì)收集淡水水質(zhì)中陽離子與陰離子基團(tuán)測(cè)試，滿足世界衛(wèi)生組織（WHO）淡水飲用標(biāo)準(zhǔn)，每單位面積的平均淡水產(chǎn)量為4.3~5.8 kg m^-2（晴天）與3.0~3.9 kg m^-2（陰天），能滿足多名成年人日常飲用淡水需求（WHO標(biāo)準(zhǔn)：200 mL/人）。該工作提出了一種將玉米秸稈用做廉價(jià)、穩(wěn)定且高效的光熱轉(zhuǎn)換器件應(yīng)用于海水淡化實(shí)現(xiàn)變廢為寶的可能性，也為秸稈焚燒帶來的溫室效應(yīng)提供解決思路，促進(jìn)生物質(zhì)資源的高效利用。

圖6 太陽能海水蒸發(fā)淡化收集裝置及淡水收集特性

  上述成果以《High-efficiency Solar Desalination Evaporator Composite of Corn Stalk, Mcnt and TiO₂: Ultra-fast Capillary Water Moisture Transportation and Porous Bio-tissues Multi-layers Filtration》為題發(fā)表在Journal of Materials Chemistry A (JMCA, 2019,  DOI: 10.1039/C9TA10898J)上，論文的第一作者為東北林業(yè)大學(xué)孫壯志副教授，香港城市大學(xué)王鉆開教授及埃迪斯科文大學(xué)張來昌教授為共同通信作者，東北林業(yè)大學(xué)為第一完成單位，該研究已獲得國家自然基金項(xiàng)目(51905085)與中國博士后特別資助項(xiàng)目(2019T120245)的資助。

  論文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2019/ta/c9ta10898j

【作者簡(jiǎn)介】

孫壯志，副教授、博士生導(dǎo)師，現(xiàn)任職于東北林業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，研究興趣：仿生制造、智能材料（柔性驅(qū)動(dòng)與傳感）、納米發(fā)電與收集等。

【參考文獻(xiàn)】

1. Sun Zhuangzhi, Li Zhaoxin, Li Wenzong, Bian Fuguo. Mesoporous cellulose/TiO2/SiO2 /TiN-based nanocomposite hydrogels for efficient solar steam evaporation: low thermal conductivity and high light-heat conversion. Cellulose, doi: 10.1007/s10570-019-02823-0 (2019).

(https://link.springer.com/article/10.1007/s10570-019-02823-0)