中国科学院过程工程研究所 研发耐极端环境光热陶瓷纤维膜材料
文章来源：全球新材料网 更新时间：2025-06-13 15:47:51
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本报讯（记者甘晓）中国科学院过程工程研究所介科学与工程全国重点实验室研究员王钰团队研发出一种以一维Ti2AlSnC MAX相纳米纤维膜为光热层的光热蒸发器，可在强酸、强碱、高盐度废水等极端环境下高效、稳定地利用太阳能生产淡水。近期，相关研究成果发表于《美国化学会-纳米》。
太阳能驱动界面蒸发技术是一种利用太阳能进行高效蒸发的新技术，因零碳排、高能效及模块化优势，成为可持续生产淡水的有效解决方案。然而，传统光热材料对极端环境适应性不足、化学稳定性差、多功能性缺失等问题会导致蒸发性能迅速下降，严重制约其应用。 针对这一难题，研究团队引入了具有金属与陶瓷双重特性的MAX相材料，该材料兼具陶瓷的高硬度、耐高温、耐腐蚀特性和金属的导电性、导热性和耐辐射性。研究人员通过调控A位元素（Sn/Al）固溶体，合成了一维Ti2AlSnC纳米纤维膜。该材料不仅具备超90%的宽光谱吸收率和高效光热转换能力，还展现出卓越的化学稳定性与机械柔韧性。Ti2AlSnC纳米纤维的亲水性表面及多孔结构显著降低了水蒸发焓，形成易于蒸发的“中间水”簇，可有效提升蒸发性能。 研究团队基于这一纤维材料，设计出多种蒸发器结构以减少能耗，并结合焦耳加热模块协同调控热管理，进一步摆脱光热蒸发技术对光照条件的依赖。实验中，在低光照或无光条件下，该蒸发器仅需小于3V的低电压输入，即可全天候生产淡水。此外，该蒸发器可有效抑制盐结晶堆积，在20wt%高盐度废水中仍维持高效脱盐性能。 相关论文信息：https://doi.org/10.1021/acsnano.5c03189 《中国科学报》 (2025-05-14 第4版 综合)
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