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南工陈苏教授团队《CEJ》:面向光热太阳能海水淡化的微流控3D打印有序光子晶体膜效果

来源:安博体育手机版    发布时间:2024-01-14 22:53:58

  淡水资源在人类社会的开展中发挥着至关重要的效果,跟着人口的添加、工业经济的添加和水体污染的加重,全球对淡水资源的需求也在添加。可是,包覆式太阳能蒸腾器存在无法吸收入射光线的缺陷,导致太阳能吸收器的功率较低。因而界面式太阳能蒸腾体系因其环保、高效、节能的特色,引起了广泛的重视。可是无序结构的太阳能蒸腾资料存在光吸收少,光热转化低以及水传输受限等问题是实践使用中不可避免的阻止。因而,如何用先进有序微结构资料完成蒸腾器材的高功能化是动力化工范畴前沿课题之一。

  针对上述科学问题和要害影响要素,近来,南京工业大学化工学院、资料化学工程国家重点实验室陈苏教授、朱亮亮教授等人,立异性从构建先进多维有序微结构光热蒸腾器下手,别离经过Langmuir-Blodgett(LB)、微流控3D打印技能的先进工艺,规划一种亮堂结构色彩和光谱、热办理的有序光热资料。根据周期性摆放结构的光子晶体(PC)经过其光子带隙(PBG)有效地操作光的传达和光子运动,从而有助于操作光与介质的相互效果并发生共同的结构色彩,为探究研讨太阳能蒸腾资料的结构-功能联系供给了新的途径,这极大地促进未来太阳能蒸腾的传感、通讯的开展。选用乳液聚合和原位化学偶联反响制备P(St-AA)/PPy NPs为根底, 首要,经过Langmuir-Blodgett(LB)、微流控技能,制备了包含层状光子晶体(PC)纳米薄膜、PC微珠。更重要的是,选用微流控3D打印技能的先进工艺(微流体静电3D打印纺丝机由南京捷纳思新资料有限公司供给),制作了具有恣意可调、准确规划架构和抱负光学和机械功能的杂乱几许形状(3D PC支架)。P(St-AA)/PPy NPs具有优异才能的亲水性,有利于内部光反射和快速水运送。因为在有序受限结构内增强光的内部传递和下降蒸腾焓,多维PC蒸腾器在1个太阳下获得了2.23、2.14和2.0 kg m-2h−1 的太阳蒸腾率,蒸腾功率别离为92.9%、85.4%和92.3%,远远优于无序PC薄膜。这种光热光子晶体结构和可控的拼装策略为构建新式纳米结构和多功能光热资料以完成高效太阳能蒸腾供给了巨大的潜力。

  图1、微流体静电3D打印纺丝机(南京捷纳思新资料有限公司与南京贝尔年代科技有限公司)

  图4. (a) P(St-AA)和P(St-AA)/PPy-PC薄膜的水接触角测验。(b) P(St-AA)和P(St-AA)/PPy-PC薄膜的反射光谱和透射光谱。(c) 枯燥的P(St-AA)和P(St-AA)/PPy-PC薄膜的外表升温图。(d-f) 太阳能蒸腾图、具有不一样PPy含量的薄膜在1个太阳下的蒸腾速率和温度随时刻改变的示意图。

  图5. LB技能和逐层堆叠法制备层可控PC薄膜的示意图以及有序PC薄膜的蒸腾增强机制。

  图6. 微流控技能制备P(St-AA)/PPy微珠的示意图及P(St-AA)/PPy微珠的太阳能蒸腾机理。

  图7. P(St-AA)和P(St-AA)/PPy 3D打印示意图及跨标准拼装的光子晶体基蒸腾器对海水蒸腾功能的研讨。

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