通过多材料打印技术实现针对不同类型咸水的定制化太阳能海水淡化和盐分提取

《Advanced Materials》：Tailor-Made Solar Desalination and Salt Harvesting from Diverse Saline Water Enabled by Multi-Material Printing

基于多材料3D打印技术制备的光热异质结构材料，实现了海水淡化的高效蒸发和溶质分离，在25%高盐度下仍保持6.6 kg/m2·h蒸发速率，较静风条件提升超六倍，并首次实现蒸发器与结晶器的一体化集成应用。

　　

摘要

太阳能驱动的界面蒸发为淡水短缺问题提供了一种可持续、低碳的解决方案。气凝胶、水凝胶和泡沫是常见的光热材料，然而它们传统的制造方法导致的各向同性三维结构限制了性能优化、集成功能以及用户定制应用的发展。本文通过多材料3D打印技术，精确地在指定位置沉积多种光热墨水，制备出具有特定性能的光热基质。通过优化墨水配方、调控阳离子交联过程、提高打印精度以及实现层次化孔隙结构与基质的良好结合，这些光热材料具备了成分、结构和功能的多样性，从而实现了在宽盐度范围（3.5–25%）内的高效海水淡化与溶质分离。在1倍太阳光强度下，三维蒸汽发生器（SGs）在海水中可实现最高17.9 kg m^?2 h^?1的蒸发速率（气流速为2 m s^?1），这一速率比在淡水中的蒸发速率高出10.5%，且是平静空气条件下蒸发速率的六倍以上。即使在25%的盐度环境中，蒸发速率仍可保持在6.6 kg m^?2 h^?1。通过进一步对基质单元进行战略性的重新排列，还可以制备出用于局部盐分收集的三维太阳能结晶器（SCs）。这项研究首次证明了多材料打印技术在SGs和SCs灵活制造中的应用，所制备的光热材料不仅能够提升海水蒸发效率（相较于淡水），还能在极端盐度条件下保持优异的性能。

利益冲突

作者声明不存在任何利益冲突。