一直以來，為戰地士兵和缺水地區居民提供清潔飲用水都是一個全球性難題。一種具有超強吸光特性的新型鋁材料可能會改變這種狀況。
《自然·可持續發展》雜誌7月13日報導，在美國陸軍研究辦公室（ARO）的資助下，羅切斯特大學的研究人員開發了一種鋁面板，可更有效地收集太陽能，蒸發和淨化汙水。
ARO項目負責人、Evan Runnerstrom博士說：「作戰人員離不開飲用水。這種鋁質面板可以用於製造被動式或低能耗淨水裝置，滿足士兵的用水需求。」
研究人員以飛秒雷射脈衝蝕刻普通鋁板表面，使其變成黑色，並具備超強的光吸收性和毛細作用。當鋁板以一定角度浸入水中後，其表面會吸附一層水薄膜。黑化表面利用其保留的幾乎100%的太陽能快速加熱水，使其蒸發。而毛細表面結構改變了水的分子間化學鍵，進一步提高了蒸發過程的效率。
羅切斯特大學光學教授Chunlei Guo表示：「這項技術的效率幾乎可以達到100%。這是一種簡便、耐用、廉價的全球水危機解決方案，在發展中國家尤為適用。」
室內研究表明，新型鋁材可以減少洗滌劑、重金屬和染料等常見汙染物的含量，使水質達到安全飲用標準。Guo說，發達國家也可以用這項技術緩解乾旱地區的水資源短缺問題，以及推進海水淡化項目。
利用太陽光煮沸飲水一直被認為是消除微生物病原體、減少腹瀉感染的有效方法。然而，這種方法不能消除重金屬和其他汙染物。基於太陽能的水蒸發技術，利用水的相態變化截留雜質，進一步減少了汙染物。
然而，水蒸發技術涉及的體積加熱方式非常低效，不利於大規模收集淨水。為此，工程師們提出用界面加熱方式對其進行改進。但新的問題又產生了：材料只能水平鋪設；毛細材料很容易被遺留的汙染物堵塞，需要頻繁更換。
Guo等開發的鋁面板突破了這些限制。他說：「我們使用的是開槽表面，簡單的噴淋就能清洗乾淨。此外，我們的鋁板角度可以根據太陽位置不斷調整，能量使用效率很高。」
科界原創 編譯：雷鑫宇 審稿：alone 責編：Max
期刊來源：《自然·可持續發展》
期刊編號：2398-9629
原文連結：https://phys.org/news/2020-07-solar-material.html
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