维度网讯，哈尔滨工业大学（深圳）（Harbin Institute of Technology (Shenzhen)）的研究团队在《生物炭》（Biochar）期刊上发表最新研究成果，开发出一种混合太阳能蒸发器，利用高粱秆生物炭掺入聚两性离子水凝胶，实现高效的太阳能蒸汽转换，同时优化水分传输并减少热损失。

淡水短缺是可持续发展面临的主要挑战之一，传统海水淡化技术通常需要高能耗和昂贵的基础设施。太阳能界面蒸发技术因直接利用清洁太阳能进行水处理而受到关注，但材料需要同时具备光吸收、热管理和水分输送等多种功能。研究人员通过热解、酸洗、球磨和筛分从高粱秆制备生物炭，并将其嵌入水凝胶网络，形成一种柔软多孔的混合水凝胶。该材料在宽太阳光谱范围内的光吸收率超过95%，生物炭在可见光范围内的吸收率超过98%。

在一个太阳照射条件下，混合水凝胶表面温度达到41.1°C，而下方水体温度仅升至29.3°C，表明热量集中在蒸发表面，减少了向周围水体的热损失。该材料的蒸发速率达到3.57 kg m⁻² h⁻¹，约为不含生物炭的水凝胶的1.87倍。研究还发现，生物炭表面的羟基、氨基、羧基和羰基等基团与水分子和水凝胶网络相互作用，改变了水分子的氢键结构，增加了需要较少能量蒸发的“中间水”比例，使等效蒸发焓降至877.79 J g⁻¹。在盐水环境中，混合水凝胶的饱和含水量达到520%，有助于维持持续蒸发所需的水分供应。

通讯作者刘文宗博士（Wenzong Liu）表示，生物炭不仅是太阳能吸收剂，还调控水凝胶的孔隙结构和水分子的状态，这种双重路径是蒸发性能显著提升的关键。该研究展示了利用低成本生物质衍生材料设计下一代太阳能蒸发器的潜力，通过结合光热增强、热损失控制、水分传输和水分子激活，未来有望在海水淡化和水净化技术中得到应用，特别是在盐水或资源受限的环境中。

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