蒸发材料0703丨西北师范大学CEJ论文：通过结构工程设计构建用于海水淡化和水处理的高性能水凝胶-木材太阳能蒸发器

背景:全球淡水短缺问题日益严峻，传统海水淡化技术存在高能耗与高成本等局限。太阳能驱动界面蒸发（SDIE）技术因其环境友好和低成本而备受关注，但现有蒸发器面临材料成本高和盐结晶堵塞等瓶颈，限制了其实际应用。研究目的:为克服单一材料体系的局限性，本研究通过结构工程设计，以天然木材（NW）为基底，在其垂直孔道结构上负载薄层聚丙烯酰胺（PAM）水凝胶，并利用喷涂工艺引入中空聚吡咯（PPy）纳米管作为光热转换层，构建了一种水凝胶-木材复合太阳能蒸发器（PWP）。旨在优化水传输路径、增强光热管理并提升抗盐性能，实现高效稳定的海水淡化和水处理。结论:基于木材垂直孔道与水凝胶层的协同机制，形成了“本体水-毛细力-渗透压-蒸汽”双驱动力模型，优化了水传输路径；同时，中空PPy纳米管网络结构通过多重反射捕获光和减少热损失，实现了高达97.8%的光吸收。PWP蒸发器在一个太阳光照射下实现了2.31 kg m⁻² h⁻¹的优异蒸发速率和97.24%的能量转换效率，并表现出卓越的抗盐性能，即使在20 wt%的NaCl溶液中连续蒸发6小时也无盐结晶，且在模拟海水、高浓度盐水、酸碱溶液和含油废水等多种恶劣环境中均能稳定运行，为开发高性能、低成本的木材基太阳能蒸发器提供了创新途径。