水資源短缺是當(dāng)今世界面臨的主要挑戰(zhàn)之一。由于地表水和地下水僅占地球所有水的0.01%,開發(fā)和利用海洋水資源受到研究人員極大的關(guān)注。眾所周知,海水含鹽量高,無法直接飲用。雖然出現(xiàn)了一些海水淡化技術(shù)(例如,蒸餾、反滲透、正向滲透和電滲析),但這些方法進行海水淡化時需要耗費大量的能源和使用成本極高的機器。太陽能是取之不盡的能源,利用太陽能將淡水與鹽分和其他污染物分離的技術(shù)稱為太陽能蒸餾。傳統(tǒng)的太陽能蒸餾器由一個裝滿水的黑色底盆和一個作為冷凝器的透明蓋組成,其產(chǎn)量和光熱效率較低。最近,太陽能驅(qū)動的界面蒸發(fā)已成為一種用于高效、清潔水生產(chǎn)的創(chuàng)新和可持續(xù)技術(shù)。太陽能界面蒸發(fā)器的使用環(huán)境是需要重點考慮的因素,比如開放水域和動態(tài)環(huán)境(海水域、水庫等)中的水波不可避免地會對界面蒸汽發(fā)生器的剛性和脆性結(jié)構(gòu)元件造成物理損壞。盡管基于天然和無機/有機混合材料的界面蒸汽發(fā)生器提供了良好的機械強度和抗鈍性損壞,但它們?nèi)菀资艿揭恍C械損壞(如切割、撕裂和摩擦)。小的物理損傷的逐漸增長往往會降低材料的性能并最終導(dǎo)致整個設(shè)備的故障。這無疑給耐損傷材料的設(shè)計帶來了挑戰(zhàn),并在界面蒸發(fā)生器中使用的材料的機械強度和柔順性之間產(chǎn)生了兩難選擇。受生物體自密封和自修復(fù)過程的啟發(fā),不同的仿生設(shè)計和機制已被轉(zhuǎn)移到自修復(fù)聚合物網(wǎng)絡(luò)(水凝膠、彈性體、熱固性材料等)中,旨在損壞和疲勞后恢復(fù)功能。然而,在目前界面蒸發(fā)生器的設(shè)計中,結(jié)構(gòu)部件的可重復(fù)性(疲勞)和可逆性(恢復(fù))在很大程度上被忽視了。因此,亟需開發(fā)自修復(fù)構(gòu)件來防止永久性故障、恢復(fù)原始功能并延長使用壽命的界面蒸發(fā)器。
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標簽: 中國海洋大學(xué), 教授, 徐曉峰, 水凝膠

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