一种受王莲启发的自浮式、自绝缘型蒸发器

《Small》：A Self-Floating, Self-Insulating, and Janus Evaporator Inspired by Victoria Amazonica

太阳能蒸发器通过仿生结构设计，采用Janus非织造布实现自浮、高效水运输和低热损失，光热转换效率达90.8%，为海水淡化提供新方案。

　　

摘要

太阳能光热蒸发器为淡水提取提供了一种可持续的方法。然而，其实际应用受到将隔热、自浮力和高效水传输功能集成到单一设备中的困难的阻碍。受到Victoria Amazonica（王莲）结构的启发，开发出了一种基于纤维的太阳能蒸汽蒸发器，该蒸发器具有自浮力、自隔热性和单向水传输特性。该设计采用了Janus非织造布（JN），通过精确调整亲水性粘胶（VIS）纤维网与疏水性聚丙烯/聚乙烯（PP/PE）芯鞘纤维网的重量比例，并通过针刺工艺将它们结合在一起制成。由此产生的高蓬松度和垂直排列的纤维柱在JN厚度上形成了连续的水通道。这种结构使得热导率极低（< 0.05 W mK^?1），导热损失最小（0.6%），能够持续供水，并促进盐离子快速扩散，从而实现了90.8%的高光热转换效率。更引人注目的是，由于该蒸发器的密度（1.06 g cm^?3）甚至低于海水的密度（1.07 g cm^?3），因此它能够在海水中保持永久的浮力。通过将仿生结构工程与可扩展且经济的制造技术相结合，这项工作可能为解决全球淡水短缺问题提供一条有竞争力的途径，同时提升高性能太阳能海水淡化系统的设计。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。