一种基于PDMS@Fe3O4纳米复合材料的太阳能界面蒸发器，采用皮秒激光制备

《Nanoscale》：A PDMS@Fe3O4 nanocomposite material-based solar interfacial evaporator prepared using a picosecond laser

太阳能界面蒸发技术通过PDMS@Fe?O?纳米复合材料与皮秒激光表面纹理化处理，实现反射率低于1%和蒸发效率优化。实验表明1.5:1质量比的复合材料在模拟光照下蒸发率达9.55 kg/m2·h，真实光照下仍达1.94 kg/m2·h，产水水质符合WHO标准。

　　

太阳能界面蒸发作为一种高效、经济且环保的海水淡化方法，为解决淡水资源短缺问题提供了有效途径。然而，传统蒸发器所使用的材料通常具有较高的表面反射率，导致产水性能不佳，无法满足实际应用需求。本研究制备了不同聚二甲基硅氧烷（PDMS）与三氧化二铁（Fe₃O₄）质量分数比的纳米复合材料，并利用皮秒激光技术对其表面进行了特殊处理。实验结果表明，经过激光处理的PDMS@Fe₃O₄（LT-PDMS@Fe₃O₄）材料的表面在宽光谱范围内的反射率可降至1%以下。当PDMS与Fe₃O₄的质量分数比为1.5:1时，该材料的蒸发效率最高。此外，在这种纳米复合材料表面制造出蒸汽逸出孔后，在模拟光照条件（2 kW m^-2）下，其蒸发速率可达9.55 kg m^-2 h^-1；而在实际光照条件（0.97 kW m^-2）下，该界面蒸发器的蒸发速率也可达到1.94 kg m^-2 h^-1。收集到的淡水中检测到的五种金属离子含量均低于世界卫生组织（WHO）设定的标准限值。这些研究成果有望为高效、可持续的蒸汽生成技术提供有力支持。