我院徐晓峰教授在太阳能综合利用及海水淡化研究领域取得重要创新成果
发布时间:2021-07-12  [ 阅读:18次   |   添加:谷丽娜 ]


徐晓峰教授课题组近期在国际顶尖材料期刊Advanced Functional Materials》发表了题为“Self-Repairing and Damage-Tolerant Hydrogels for Efficient Solar-Powered Water Purification and Desalination”《具有自我修复和耐损伤性能的水凝胶用于高效太阳能水处理与海水淡化》的研究成果。本项研究利用高分子基自愈合水凝胶的特性,构建了一种具有优异自修复性能的蒸发装置,在广泛的盐度范围实现了高效和稳定的水蒸发。网投信用最好平台2019级硕士研究生李方彬同学为本论文的第一作者。

水资源短缺问题一直以来都是人类的重大生存问题。尽管地球水储量丰富,但可利用的淡水资源不足总水量的1%。为了解决这一问题,研究人员利用界面光蒸汽转化实现了高效率和高速率的海水淡化,为缓解水资源短缺的问题提供了可行的方法。然而,在目前界面蒸发装置的设计中,结构部件的可重复性(疲劳)和可逆性(恢复)在很大程度上被忽视了。因此,亟需开发自修复构件来防止永久性故障、恢复原始功能并延长使用寿命的界面蒸发器。

为了解决以上问题,我们利用聚乙烯醇(PVA)、海藻酸钠(SA)和聚丙烯酸钠(PAAS)的高度亲水性、多孔性和丰富的氢键网络等特性,通过对三元聚合物组分进行调控,制备了机械性能良好和具有自愈能力的复合水凝胶。利用水凝胶的自愈能力,制备了一体式、结构稳定和耐用的界面蒸发器。该装置在一个太阳的条件下,实现了高达2.2 kg/m2/h的水蒸发速率,在广盐度范围(36-210 kg/g)能保持优异的蒸发性能。此外,该装置在无外界刺激条件下能对破损部位进行自修复,实现了稳定和耐用的性能。

近年来,徐晓峰教授课题组围绕着太阳能的综合利用,在高效率光/电和光/热转换材料与智能器件领域开展了一系列研究工作。部分研究成果陆续发表在Adv. Funct. Mater. (2021, 2104464; 2021, 31, 2008681), Nano Energy (2020, 77, 105111), J. Mater. Chem. A (2021, 9, 9692; 2020, 8, 24664), Chem. Eng. J (2021, 417, 128051), ACS Appl. Mater. Interfaces (2021, 13, 23993)等国际顶尖的材料和能源类期刊上。

本研究工作得到了山东省泰山学者青年项目、山东省自然科学基金等项目的支持。相关工作获得英国剑桥大学、网投信用最好平台、化学化工学院和海洋生命学院多位合作教授的支持和协助。


 
 
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