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  淡水資源在所有生物的生命過(guò)程中發(fā)揮著不可或缺的作用，以高效和經(jīng)濟(jì)的方式獲取淡水對(duì)于人類的可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。太陽(yáng)能光熱界面蒸發(fā)集水是目前解決全球淡水資源短缺最有前途和綠色可持續(xù)的解決方案之一。在過(guò)去的十年間，各種太陽(yáng)能蒸發(fā)器在海水淡化中的應(yīng)用得到了廣泛的關(guān)注。盡管光熱材料和太陽(yáng)能蒸發(fā)系統(tǒng)的研究取得了快速而顯著的進(jìn)步，但目前科學(xué)研究與實(shí)際應(yīng)用之間的差距仍然是一個(gè)急需面對(duì)的挑戰(zhàn)。一方面，污染物、酸堿腐蝕、冰、風(fēng)等外界因素都會(huì)對(duì)蒸發(fā)器的效率造成很大損失，更嚴(yán)重的是對(duì)蒸發(fā)器造成永久性損壞；此外，產(chǎn)業(yè)化和生產(chǎn)成本作為決定太陽(yáng)能蒸發(fā)器競(jìng)爭(zhēng)力的兩個(gè)關(guān)鍵因素，仍然需要進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)和改進(jìn)，才能促進(jìn)太陽(yáng)能蒸發(fā)系統(tǒng)的規(guī)模化推廣應(yīng)用。因此，如何實(shí)現(xiàn)具有強(qiáng)化學(xué)、潤(rùn)濕和熱穩(wěn)定性的太陽(yáng)能蒸發(fā)器的低成本、規(guī)模化制備至關(guān)重要。

  近日，華中科技大學(xué)瞿金平院士團(tuán)隊(duì)提出了一種結(jié)合熔融共混和壓縮成型的聚合物成型方法（圖1），即微擠注壓縮成型，用于經(jīng)濟(jì)高效地制造具有三維互連蒸汽逸出通道和表面微納結(jié)構(gòu)的輕質(zhì)聚乙烯/石墨烯納米片(PE/GNS)泡沫，其脆斷面和表面形貌如圖2,3所示。該微納結(jié)構(gòu)PE/GNS泡沫材料表面展現(xiàn)出155±2°的接觸角、5±1°的滾動(dòng)角和在300-2500 nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)約1.6%的反射率。更有趣的是，微納結(jié)構(gòu)PE/GNS泡沫表面可以在動(dòng)態(tài)沖擊、高溫和酸/堿溶液下保持穩(wěn)健的超疏水狀態(tài)（圖4）。這些結(jié)果意味著微納米結(jié)構(gòu)的PE/GNs泡沫表面同時(shí)具有自清潔、被動(dòng)防冰和光熱除冰性能（圖5）。此外，該泡沫在1個(gè)太陽(yáng)光照射下的蒸發(fā)速率為1.83 kg m^-2 h^-1，并且在用作自浮式太陽(yáng)能蒸發(fā)器時(shí)具有出色的抗鹽性能（圖6）。該方法為大規(guī)模生產(chǎn)適用于實(shí)際應(yīng)用環(huán)境的太陽(yáng)能蒸發(fā)器提供了一種理想的工業(yè)化制造方法。相關(guān)工作以“Cost-effective fabrication of micro-nanostructured superhydrophobic polyethylene/graphene foam with self-floating, optical trapping, acid-/alkali resistance for efficient photothermal deicing and interfacial evaporation”為題發(fā)表在Small上。

圖1 微納結(jié)構(gòu)耐久性超疏水PE/GNS泡沫材料的制備過(guò)程原理示意圖

圖2 微納結(jié)構(gòu)耐久性超疏水PE/GNS泡沫材料宏觀照片與斷面形貌

圖3 微納結(jié)構(gòu)耐久性超疏水PE/GNS泡沫材料的表面形貌和抗反射機(jī)制

圖4 微納結(jié)構(gòu)耐久性超疏水PE/GNS泡沫材料的表面潤(rùn)濕耐久性與穩(wěn)健性

圖5 MN-PEGNs10泡沫的被動(dòng)防冰和主動(dòng)除冰性能及光熱除冰機(jī)理

圖6 MN-PEGNs10泡沫的界面蒸發(fā)和抗鹽性能

  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202200175

團(tuán)隊(duì)簡(jiǎn)介：

  華中科技大學(xué)瞿金平院士團(tuán)隊(duì)自2019年組建至今，主要圍繞多相多組分體系傳遞與反應(yīng)過(guò)程強(qiáng)化、生態(tài)難消納物質(zhì)綠色化替代與再利用、功能材料綠色高效制造與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用開(kāi)展相關(guān)研究工作。團(tuán)隊(duì)與國(guó)內(nèi)外眾多高校、研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)保持密切合作，目前在研縱向和橫向項(xiàng)目多項(xiàng)，擁有一批先進(jìn)的高分子材料合成、加工和測(cè)試表征儀器設(shè)備，具備完善的研究設(shè)施和科研條件。團(tuán)隊(duì)常年招收碩士研究生、博士研究生、科研助理、機(jī)械工程師和博士后（niuran@hust.edu.cn；tingwu@hust.edu.cn）。 

謝恒，華中科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院博士后，主要研究方向?yàn)榫酆衔锉砻娣律鷺?gòu)造與功能高分子材料，博士學(xué)位論文獲得中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)第9屆“上銀優(yōu)秀機(jī)械博士論文獎(jiǎng)”佳作獎(jiǎng)，已在Small、Chem. Eng. J.、Nanoscale、J. Bionic. Eng.、Soft Matter、Nanotechnology等具有重要影響力的國(guó)際刊物上發(fā)表SCI論文10余篇，授權(quán)發(fā)明專利8件，主持或參與國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等國(guó)家和省部級(jí)科技項(xiàng)目多項(xiàng)。

吳婷，華中科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院講師，主要研究方向?yàn)榫酆衔锍尚图庸ば路椒ê凸δ懿牧暇G色高效制造技術(shù)，已在Adv. Mater.、Small、Chem. Eng. J.、Compos. Part A-Appl. S.、Compos. Sci. Technol.、Polymer、Soft Matter等具有重要影響力的國(guó)際刊物上發(fā)表SCI論文20余篇，其中一篇入選ESI Top 1%高被引，申請(qǐng)發(fā)明專利7件，主持和參與國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等國(guó)家和省部級(jí)科技項(xiàng)目多項(xiàng)，主持橫向項(xiàng)目2項(xiàng)。

牛冉，華中科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院研究員、博士生導(dǎo)師，主要研究領(lǐng)域?yàn)槲⒓{馬達(dá)和新能源材料。目前以第一或通訊作者身份在PRL、PNAS、Sci. Adv.、ACS Nano、Small、Energy Environ. Mater.、Chem. Eng. J.等具有重要影響力的國(guó)際刊物上發(fā)表SCI論文40余篇，主持承擔(dān)國(guó)家自然科學(xué)基金、重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等國(guó)家和省部級(jí)科技項(xiàng)目多項(xiàng)，并獲得湖北省海外高層次人才計(jì)劃等多項(xiàng)榮譽(yù)獎(jiǎng)勵(lì)。