浙江大学徐志康教授杨皓程研讨员AFM总述：面向太阳能驱动蒸腾的膜资料规划与使用

  太阳能驱动的光热蒸腾是一种新式的可继续的海水淡化与污水处理技能。怎么推进该技能的规模化使用是近年来本范畴研讨的要点。虽然研讨者们开发了很多的光热资料与光热器材以完成高效安稳的光热蒸腾进程，但是，终究什么方式的光热资料更具潜力？浙江大学聚合物别离膜及其表界面工程研讨团队针对一问题给出了他们的答案：膜资料。

  最近，浙江大学徐志康教授、杨皓程研讨员与美国Argonne国家实验室Seth Darling博士协作撰写了题为“Membranes in Solar-Driven Evaporation: Design Principles and Applications”的总述论文并发表于 Adv. Funct. Mater.。论文针对膜资料在光热蒸腾中所扮演的人物这一核心问题动身，从光热膜的制备与光热膜蒸腾组件的规划两个视点，总结了膜资料光热蒸腾组件的规划准则与使用优势。

  论文根据资料光热化与成膜进程的先后顺序，简明介绍了光热膜的干流制备技能，包含共混纺丝、共混相别离、真空抽滤、外表涂敷、原位改性、资料拼装及碳化等多种光热膜的制备战略，比较了不同办法在办法杂乱性、适用性、资料挑选、可调控性等方面的优势与下风（图1）。

  在蒸腾器规划方面，论文别离从资料规划、器材规划与进程规划三个视点进行评论。

  资料规划：在影响光热膜功能的很多要素中，孔结构参数与滋润性是影响光热蒸腾功能最为要害的参数。为此，论文别离评论了亲水、疏水与非对称滋润膜中光热界面、蒸腾界面与结垢界面的方位，以及怎么热量办理、蒸腾功能与结垢行为的影响（图2）。此外也评论了孔尺度、孔结构等对不一样蒸腾器材的影响。

  器材规划:在器材规划方面，论文从液体在膜内的传递形式下手，别离评论了过膜传递（Across-membrane）与面内传递（In-plane transport）两种蒸腾进程中的传质形式，并由此开展的漂浮型（Floating）、支撑型（Supported）与悬挂型（Suspended）器材以及衍生处的更多规划（图3）。此外，论文还介绍了中空纤维膜在蒸腾组件规划中的潜力（图4）。

  进程规划：在进程规划方面，论文侧重评论了结合蒸汽搜集单元的几种典型的膜蒸腾进程，其间对光热膜蒸馏进程做了具体的评论，评论了光热强化的膜蒸馏与光热驱动的膜蒸馏进程的异同与规划准则（图5），以及在此基础上开展的多级潜热收回设备（图6），并介绍了其他光热蒸腾耦合催化、吸附、发电进程（图7）。

  光热膜蒸腾器材未来的研讨方向包含以下几个方面：其一，将膜的筛分功能与蒸腾进程耦合，完成根据多种机制的杂乱系统的别离进程；其二，除了获取淡水，关于盐类资源的祸首，或是关于料液浓缩有助于这一技能在不同使用范畴的拓宽；其三，光热转化带来的显热改变对液体粘度等物理性质的改变有望提高传统膜别离进程中介质的传质速率；其四，蒸腾与其他进程的耦合亦是本范畴重要的研讨方向。

  图7.光热耦合其他进程的示例。a) 耦合吸附或催化；b) 耦合蒸腾驱动茶能进程；c) 耦合渗透压差产能；d) 热电产能耦合的示意图。

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