维度网讯，美国罗切斯特大学光学研究所团队开发出一种新型太阳能热海水淡化工艺，能够以节能方式生产淡水且不产生浓盐水，也无需化学预处理。这项研究由光学与物理学教授郭春雷领导，相关论文发表于《光：科学与应用》。

目前全球约有22亿人缺乏安全管理的饮用水，许多地区依赖海水淡化厂获取淡水。常见的反渗透和热蒸馏技术不仅能耗高，还需要预处理和后处理，同时会产生高盐度浓盐水，排放后对海洋生态造成破坏。新方法旨在解决这些技术瓶颈。

该技术采用经飞秒激光蚀刻的黑色金属太阳能板，表面具备超强吸光性和超润湿性。太阳能板的激光处理活性区域能将薄层水拉过表面，吸收几乎全部太阳辐射并蒸馏出水，同时使剩余盐分和矿物质沉积到未经处理的被动区域，避免盐分堵塞活性区域，从而维持连续脱盐过程。

郭春雷指出，此前其他团队开发的太阳能热海水化技术在实验室使用人造海水（仅含水和氯化钠）时表现良好。氯化钠结晶为颗粒状多孔结构，水仍能渗透并溶解盐分，太阳能板也易于清洁。然而真实海水成分复杂，镁基和钙基物质会在表面形成硬壳状无孔结晶，导致表面堵塞，如同淋浴喷头或茶壶结垢问题，但海水盐浓度高出自来水数百倍。为防止堵塞，团队精确蚀刻黑色金属凹槽，使盐分和矿物质易于脱落，并利用“咖啡环效应”——液体蒸发后溶质在边缘聚集的物理现象——将盐分导向被动区域。

团队使用来自太平洋、大西洋和印度洋的水样进行测试，该技术成功实现了表面自清洁，即提取淡水后将剩余盐分导向被动区域，盐分可在不降低太阳能板效率的情况下收集。新方法以固体形式提取近100%的盐分，不仅可能产出食盐，还可用于提取锂等珍贵矿物，例如用于生产电动汽车电池的锂。在发表于《材料化学杂志A》的论文中，郭春雷及同事展示了使用嵌入钛酸氢盐纳米颗粒的黑色金属凹槽，在脱盐过程中将锂与其他盐分分离。研究团队采用大盐湖的水样，从脱盐过程留下的盐分中提取了约50%的锂。郭春雷表示，该技术已在小型设备上完成概念验证，具备可扩展性，有望改善全球饮用水获取并建立更可持续的矿物供应链。该研究获得了美国国家科学基金会、比尔及梅琳达·盖茨基金会和世界大学网络的支持。参与研究的罗切斯特大学光学研究所成员还包括高级科学家萨巴什·辛格、校友冉伟、博士生唐陆衡和徐天舒，以及马明江。

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