自然界的樹木依靠其*的根莖系統(tǒng)越來越重要，可以從很深的土壤里吸取水分環境，利用毛細力向上運輸?shù)饺~片中進行光合作用（圖1a）。受此啟發(fā)責任製，湖南大學王兆龍副教授十分落實、段輝高教授與東南大學陳永平教授、北京理工大學孔慧副研究員及上海交通大學鄭平院士合作規則製定，在《Solar RRL》期刊上發(fā)表了題為“3D printed bionic solar evaporator"的文章製造業。該文章利用面投影微立體光刻技術（nanoArch P140，摩方精密）制備了仿生微通道及水凝膠蒸發(fā)器樣品關規定。在經過處理后發展基礎，形成了富含碳納米顆粒的多孔水凝膠網絡結構及仿生微通道的復合蒸發(fā)器結構。在毛細力的作用下建強保護，液體會從微通道底部輸運到水凝膠網絡中積極，在太陽光的照射下水凝膠在碳納米顆粒的光熱作用下迅速升溫而將水快速蒸發(fā)探索，最終實現(xiàn)太陽能蒸發(fā)器吸水和蒸發(fā)的動態(tài)平衡。

圖1 一種仿生太陽能蒸發(fā)器產業。（a）樹木吸水及蒸騰作用滿意度。（b）多孔水凝膠網絡結構及仿生微通道的復合太陽能蒸發(fā)器結構。

具體的加工過程如圖2a-b所示可持續，水凝膠蒸發(fā)器結構由NIPAAm（聚-N-異丙基丙烯酰胺）與AAm（丙烯酰胺）單體聚合而成主要抓手，在碳納米顆粒的修飾下即可實現(xiàn)對太陽能的吸收。水凝膠蒸發(fā)器的形貌如圖2c所示全過程，內部凝膠網絡的孔徑為30微米左右，網絡上附有一層致密的碳納米顆粒探討，顆粒尺寸為20-30納米左右不負眾望。

圖2 加工過程及形貌表征。（a）水凝膠蒸發(fā)器加工過程調解製度。（b）微通道加工過程精準調控。（c）水凝膠表面形貌及碳納米顆粒形貌。（d）微通道形狀結構應用的因素之一。

基于仿生太陽能蒸發(fā)器優(yōu)秀的蒸發(fā)性能與液體輸運能力解決，研究人員將其應用在污水降解及海水淡化等應用中去。如圖3a所示敢於監督，污水中的一些大分子顆粒等污染物質會被水凝膠網絡吸附幅度，從而達成污水凈化的目的。研究人員主要對有機染劑重要的作用、酸堿以及重金屬離子等污染物進行降解研究貢獻，對降解前后污染物的濃度進行對比。研究結果如圖3b-d所示穩中求進，仿生太陽能蒸發(fā)器對有機染劑的凈化效率高達94%統籌，能將酸堿全部過濾掉，對重金屬顆粒的凈化效果更是高達99.99%協同控製。除此之外振奮起來，研究人員還對該太陽能蒸發(fā)器的穩(wěn)定性進行了探究，如圖3e所示利用好，經過連續(xù)十四天的連續(xù)使用深入各系統，仍能保持4.12kg/m2 h的蒸發(fā)速率以及92.5%的太陽能利用效率，證明了該蒸發(fā)器的穩(wěn)定性系列。

圖3 太陽能蒸發(fā)器應用保供。（a）水凝膠網絡的凈化與過濾能力。（b）對有機染劑的凈化效果進行部署。（c）對酸堿的凈化效果責任。（d）對重金屬離子的凈化效果應用情況。（e）太陽能蒸發(fā)器的穩(wěn)定性。

該項研究成果獲得國家自然科學基金委組建，湖南省優(yōu)秀青年基金表現，廣東省重大專項及國防科工局民用航天項目等研究項目支持。

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https://doi.org/10.1002/solr.202101063