3D打印實(shí)現(xiàn)特殊仿生蒸發(fā)器件，助力實(shí)現(xiàn)海水淡化

近日，海南大學(xué)海洋光化學(xué)轉(zhuǎn)換與功能器件創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)聯(lián)合新加坡國(guó)立大學(xué)國(guó)際專家團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)出一種3D打印的仿生花朵蒸發(fā)器，可在太陽(yáng)光驅(qū)動(dòng)下，高效、同步地實(shí)現(xiàn)海水淡化和清潔氫能生產(chǎn)，該成果破解了長(zhǎng)期困擾該領(lǐng)域的鹽分堵塞和催化劑在海水中易失效兩大技術(shù)瓶頸，為發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力、保障我國(guó)遠(yuǎn)海島礁水資源與能源安全提供了新的技術(shù)路徑。

長(zhǎng)期以來(lái)，利用太陽(yáng)能進(jìn)行界面蒸發(fā)以獲取淡水，始終面臨著鹽分在蒸發(fā)表面結(jié)晶并導(dǎo)致器件性能衰減的難題。同時(shí)，在海水中直接光催化制氫，也因催化劑（尤其是貴金屬）易被海水中復(fù)雜離子“毒化”而失活，以及成本高昂等問(wèn)題，難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。

為從根本上解決這些問(wèn)題，該團(tuán)隊(duì)從自然界花朵高效的物質(zhì)輸運(yùn)機(jī)制中獲得靈感。他們采用先進(jìn)的3D打印技術(shù)，精確構(gòu)建了一種具備中心垂直供水和花瓣式徑向擴(kuò)散通道的仿生結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的核心優(yōu)勢(shì)在于，它能主動(dòng)管理鹽分的遷移路徑，通過(guò)設(shè)計(jì)的流體通道，鹽水中的鹽離子會(huì)被持續(xù)不斷地輸運(yùn)至設(shè)備邊緣區(qū)域并結(jié)晶析出，從而保證了中心核心蒸發(fā)區(qū)域的“無(wú)鹽”工作狀態(tài)。

性能測(cè)試結(jié)果表明，該仿生蒸發(fā)器展現(xiàn)出優(yōu)異的綜合性能。在淡水生產(chǎn)方面，1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)光照下，每平方米設(shè)備每小時(shí)可產(chǎn)出約2.71公斤淡水，水質(zhì)符合世界衛(wèi)生組織飲用水標(biāo)準(zhǔn)；在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度方面，得益于材料配方與3D打印工藝的優(yōu)化，該器件異常堅(jiān)固，其楊氏模量高達(dá)190.12兆帕，足以承受自身數(shù)百倍的重壓，具備了在復(fù)雜海洋環(huán)境下長(zhǎng)期服役的潛力。