宏观光防护管效应：利用PVC管道实现高效太阳能捕获与浓盐水脱盐的创新策略

本研究发现PVC管道不仅可作为二维宏观光陷阱（2D macro light trapper）通过多重反射实现近全光谱太阳能捕获，还能作为宏观光防护管（macroscopic photoprotective tube）通过光学引导、反射聚焦和几何约束效应，将界面光功率密度从1000 W·m?2提升至1651 W·m?2

　　

Highlight

本研究揭示PVC管道具有双重功能：二维宏观光捕获效应（2D macro light trapping effect）通过重吸收和多反射近乎完全吸收入射太阳能；宏观光防护管效应（macroscopic photoprotective tube effect）通过光学引导、反射聚焦、几何约束和光干涉效应，使底部接收面的光功率密度从1 kW·m^?2显著提升。当直径32 mm、高7 cm的管道垂直放置时，界面光功率密度可达1651 W·m^?2。

Experimental materials and characterization methods

白色聚酯布（white polyster cloth）和直径25/32/40 mm的白色PVC管道经裁剪后，采用紫外-可见-近红外光谱仪（UV-Vis-NIR spectrometer）配备积分球模块（250–2500 nm波段）测量吸收与反射率。热红外图像通过红外相机（IR camera）采集，光学功率密度使用标准光学功率计测定。

Optical mechanism of the macroscopic photoprotective tube

通过系统比较不同高度（3/5/7 cm）和直径管道的光防护能力，发现宏观光防护管在无大气干扰环境下能显著增强底部接收面的光功率密度。这种增强源于管道内壁的多重反射、光路引导和干涉效应，为光热界面蒸发提供了无需复杂光热材料（PTM）的替代方案。

Conclusions

传统光热界面蒸发领域过度依赖四类光热材料（碳材料、等离子体金属纳米结构、半导体和聚合物），其复杂的光热机制可能带来淡水生产中的健康风险。本研究证实PVC管道可通过简单物理结构实现高效光捕获和光引导，在高盐度盐水脱盐（10%盐度）中实现2.65 kg·m^?2·h^?1的蒸发速率，同时支持盐分刮除式再生，在光热治疗和人工光源传输领域具拓展潜力。