基于陶瓷纤维气凝胶的柔性太阳能蒸汽发生器实现高效热局域化与高抗盐性

针对太阳能界面蒸发(SDIE)系统中高蒸发速率与盐积累的矛盾问题，研究人员开发了基于金属-酚醛配位网络(FeIII -TA)修饰的陶瓷纤维气凝胶(CFA)柔性蒸发器。通过拱形结构设计扩大蒸汽逃逸面积，结合材料本征亲水性实现快速补水，获得3.3 kg m?2 h?1 的高蒸发速率和30天长期稳定性，户外日产量达10.81 kg m?2 ，为高效太阳能海水淡化提供新策略。

　　

随着全球淡水需求激增和水质恶化，太阳能界面蒸发(SDIE)技术因其零碳排放、离网运行等优势成为研究热点。然而，传统系统存在"高蒸发率必然伴随盐结晶"的悖论，盐分在蒸发界面的积累会阻断光吸收并降低效率。尽管已有研究通过优化光热材料（如MOFs、MXenes）和热管理策略取得进展，但如何协同实现热局域化与抗盐性仍是重大挑战。

江西理工大学的研究团队在《Desalination》发表研究，提出基于陶瓷纤维气凝胶(CFA)的柔性蒸发器新设计。该装置以铁-单宁酸配位网络(Fe^III
-TA)为光热层，通过拱形结构扩大蒸汽逃逸面积，同时利用CFA的优异亲水性实现快速补水。关键技术包括：金属-酚醛网络的原位构建、拱形CFA基底的力学成型、室内外蒸发性能对比测试（1.0 sun照射下30天稳定性验证），以及通过电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)分析淡化水离子浓度。

【Results and discussions】部分揭示：

1. 材料表征显示Fe^III
   -TA在CFA表面形成均匀涂层，紫外-可见光谱证实其具有97%的太阳光吸收率；
2. 拱形设计使蒸汽逃逸面积增加2.1倍，热成像显示其能将蒸发界面温度维持在45.6°C，而体相水温仅29.3°C；
3. 盐耐受测试表明，在20 wt% NaCl溶液中连续运行120小时无盐结晶，归因于TA配体的离子排斥作用；
4. 户外实测获得10.81 kg m^?2
   日产量，淡化水钠离子浓度降至0.32 mg L^?1
   （降低4个数量级）。

【Conclusions】指出：该研究通过CFA的柔性特性与Fe^III
-TA的光热协同效应，突破性地解决了SDIE系统的盐积累难题。拱形结构实现"蒸汽通道扩展-热损失抑制"的双重优化，而金属-酚醛网络的宽谱吸收和快速水传输使蒸发速率达到领域领先水平。这项工作为开发兼具高效率与长寿命的太阳能淡化装置提供了普适性材料平台，对偏远地区分布式水处理具有重要应用价值。特别值得注意的是，CFA基底的800°C耐温性和Fe^III
-TA的pH稳定性(8.5)使其在复杂环境应用中展现出独特优势，为后续开发抗极端条件蒸发器奠定基础。