受到睡蓮的啟發高鹽度鹽水太陽能蒸發的分層設計

界面太陽蒸氣的產生具有高的能量轉換效率，具有用于海水淡化和廢水處理的巨大潛力。但是，由于不可避免的結垢或鹽在太陽能吸收器上的積聚會導致設備的加速退化，因此無法使用現有技術來維持高的水蒸發速率。在最近的一項研究中，中國工程與應用科學學院和人工功能材料國家固體微結構國家實驗室的徐寧及其同事展示了一種受睡蓮啟發的分層結構，可促進高鹽度鹽水和廢水的有效太陽能蒸發。

該實驗裝置可以蒸發高鹽度鹽水和含有重金屬離子的廢水，而不會降低蒸發速率或在整個過程中污染吸收塔以完全分離水和溶質。改進后的新方法將直接影響廢水處理設施以及海鹽生產和金屬回收等多個領域。該研究結果現已發表在《科學進展》上。

由于全球人口的增加以及淡水水體的大量消費和污染，淡水稀缺是一個嚴重的全球危機。科學家開發了多種水處理技術，包括反滲透(RO)和超濾技術，以緩解持續淡水抽取帶來的壓力并減少排放廢水對環境的影響。例如，提出了零液體排放(ZLD)作為將溶質和水完全分離以便再利用，同時將廢水處理過程中的有害生態影響降至最低的終極技術。但是，仍需要開發一種用于處理濃鹽水的節能高效方法，以實現大規模ZLD實施。

RO等主流技術面臨的重大挑戰是，隨著鹽水濃度的增加，過濾過程中所需的巨大壓力(能量);導致水處理的能源成本很高。因此，應探索新的途徑，特別是針對高濃度鹽水或廢水，以最小的能源成本完全分離水和溶質，并保證長期的環境安全。研究人員此前曾探索過多種策略，可在很長一段時間內保持濃鹽水的高蒸發率。例子包括紅樹林樹啟發的“人造葉”，增加供水量以溶解吸收器上的鹽沉積物的方法以及具有相對穩定性能的太陽能脫鹽持續120小時。