新疆理化所在玄武岩纤维织物基太阳能界面蒸发材料领域获新进展
太阳能驱动的界面蒸发 （sie） 是一种可持续、高效且环保的苦咸水和海水淡化技术。它在解决人类面临的清洁水短缺和环境污染方面具有巨大应用潜力。然而，光热材料机械强度低、效率低、制备工艺复杂等仍然是sie技术广泛应用的主要障碍。近年来，具有独特柔韧性、耐久性、加工性和多功能性的纤维材料在热转化、水传输和热管理方面表现出优异的性能。由矿物质制成的无机纤维中，玄武岩纤维（bf）是由熔融的玄武岩制成的长丝，它具有高硬度、机械强度、高化学稳定性、耐腐蚀性、耐高温性和抗疲劳等优异的性能。目前，研究人员尝试了各种方法将玄武岩纤维织物用于界面蒸发海水淡化中，虽然也表现出优异的光热转化和蒸发性能，但复杂且高耗能的制备工艺限制了其大规模生产。因此，进一步研究一种制备工艺简便和高稳定性的bf织物基太阳能界面光热蒸发材料可以推动其进一步发展。
近期，中国科学院新疆理化技术研究所分离材料与技术团队研究人员利用多壁碳纳米管（mwcnt）、海藻酸钠（sa）水凝胶和玄武岩纤维（bf）织物，成功制备了一种低成本、环保的bf基光热材料，并将其用于从海水/苦咸水中获取纯净水/饮用水。研究结果表明，新研制的mwcnts-sa/bf织物具有较好的润湿性、蒸发性能和净化能力。此外，mwcnts-sa/bf蒸发器在1和2个太阳照射下，模拟海水的蒸发速率分别达1.48 kg m−2h−1和 2.5 kg m−2h−1，且在1个太阳照射下其太阳能利用效率高达91.6%。此外，循环蒸发测试结果表明，该材料对长期太阳能蒸发具有很高的耐久性。还通过评估水样的纯度和测定四大离子（na 、k 、ca2 、mg2 ）在海水蒸发实验前后的变化，证明了mwcnts-sa/bf织物具有优异的水净化性能。这项工作为制备一种新型基于bf织物的蒸发器提供了一种简单、实用且经济的方法，该蒸发器作为太阳能净水的理想候选材料具有巨大的潜力。
上述研究成果近期发表在国际期刊（surfaces and interfaces）上，中国科学院新疆理化技术研究所分离材料与技术研究团队的硕士研究生宋东升为第一作者，阿卜杜克热木·喀迪尔研究员和马鹏程研究员为共同通讯作者。该工作得到新疆维吾尔自治区天池博士计划、新疆维吾尔自治区自然科学基金以及上海合作组织科技合作计划和国际科技合作计划等项目的支持。
图 1: (a)室内太阳能蒸发装置；(b)不同蒸发时间下蒸汽的变化；(c)用万用表评估水样的纯度；(d) 经mwcnts-sa/bf织物蒸发器淡化后模拟海水中金属离子浓度的变化
