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Origami激发高效太阳能蒸汽发生器

水覆盖了全球大部分地区,但许多地区仍然缺乏干净的饮用水。如果科学家能够有效和可持续地将海水变成清洁水,那么可能会避免迫在眉睫的全球水危机。现在,受日本折纸艺术折纸的启发,研究人员设计了一种太阳能蒸汽发生器,可以实现100%的清洁水生产效率。他们在ACS Applied Materials&Interfaces报告了他们的结果。

太阳能蒸汽发生器通过将来自太阳的能量转换成热量来产生清洁的水,热量蒸发海水,留下盐和其他杂质。然后,收集蒸汽并冷凝成清水。现有的太阳能蒸汽发生器包含扁平的光热材料,其从吸收的光产生热量。虽然这些装置相当有效,但它们仍然会因材料散发到空气中而失去能量。彭王及其同事想知道他们是否可以通过设计三维光热材料来提高能源效率。它们的结构基于折纸的Miura折叠,其由在3D结构内形成“山脉”和“山谷”的互锁平行四边形组成。

研究人员通过将光吸收纳米碳复合材料沉积到纤维素膜上制作了太阳能蒸汽发生器,纤维素膜上有Miura折叠图案。他们发现他们的3D设备的蒸发率比平面2D设备高50%。此外,3D结构的效率接近100%,而2D材料的效率为71%。研究人员表示,与平面相比,折纸“山谷”可以更好地捕捉阳光,从而减少反射损失。此外,热量可以从山谷流向较冷的“山脉”,沿途蒸发水而不是流失到空气中。

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