22-го числа из Института инженерии процессов Китайской академии наук стало известно, что совместная команда института и Шэньчжэньского университета предложила механизм полимерной «застёжки», который успешно сплёл наночастицы в трёхмерный фототермический испарительный материал, значительно повысив скорость испарения морской воды за счёт солнечной энергии. С помощью уличного экспериментального устройства была проведена предварительная проверка от опреснения морской воды до сельскохозяйственного орошения. Соответствующие результаты были опубликованы в международном академическом журнале «Advanced Materials».
Технология интерфейсного солнечного водяного испарения рассматривается как новый путь к экологичному водозабору, однако её ключевое узкое место заключается в том, что при изготовлении макроскопических устройств из высокоэффективных нанофототермических порошков наночастицы чрезвычайно склонны к «слипанию», трёхмерная структура обладает низкой прочностью, а освещение постепенно приводит к старению и выходу материала из строя.
Совместная команда применила новую стратегию: сначала были изготовлены многослойные полые наносферы, которые послужили «пуговицами», а затем, основываясь на принципе совместимости полимеров с растворителями, молекулярные цепи полиэстера, словно нитки для шитья, точно проходили через поры сфер, прочно сшивая частицы вместе, образуя прочную трёхмерную сеть, напоминающую «нано-лес». Это похоже на то, как полимерные нити нанизывают наносферы, что предотвращает «слипание» и создаёт эффективные каналы для транспортировки воды.
Экспериментальные данные показывают, что коэффициент поглощения солнечного света такой структурой достигает 90,2%, а энергия, необходимая для испарения того же объёма воды, снижается на 45,7%. В ходе ускоренного старения в морской воде в течение 30 дней не наблюдалось отслаивания наночастиц, и материал не генерировал активные свободные радикалы под воздействием света, что решило проблему деградации органической основы.
Команда установила уличное экспериментальное устройство площадью 0,75 квадратных метра на экспериментальной базе Института инженерии процессов Китайской академии наук в Ланфане. При естественном освещении устройство производит 20,16 литра пресной воды в день, что может удовлетворить основные потребности в питьевой воде примерно 10 человек, а качество воды соответствует стандартам питьевой воды Всемирной организации здравоохранения. Полученная пресная вода успешно использовалась для орошения 5 квадратных метров сельскохозяйственных угодий в течение целого года, при этом такие культуры, как шпинат, кукуруза и пекинская капуста, прошли полный цикл роста, что подтвердило возможность использования для сельскохозяйственного орошения.