随着全球人口的增长，淡水供应比以往任何时候都更加珍贵。虽然科学家和工程师知道如何净化水，但如何使这些方法可持续和节能是另一个问题。
一种很有前途的方法是太阳能蒸馏，或太阳能蒸汽发电，它可以帮助我们从废水或海水中获取淡水。研究人员已经用这种方法成功地提取了少量的纯净水，但他们仍在寻找大规模提取的方法。
芝加哥大学普利兹克分子工程学院(Pritzker School of Molecular Engineering)和芝加哥大学附属的阿尔贡国家实验室(Argonne National Laboratory)的研究人员是一个团队的成员，该团队开发了一种开创性的太阳能蒸汽发电新方法，有望将这项技术带入现实世界。这种材料可以生长在木材、织物或海绵上，简单易行，一步完成，有望大规模生产。
“目前，太阳能蒸汽发电技术仍主要集中在实验室使用，”普利兹克分子工程研究生、该研究的主要作者夏紫静(音)说。“我们希望找到一种简单的方法，以相对较低的成本制造太阳能蒸汽发电机。”
他们的创新成果最近发表在《先进材料界面》杂志上。
在寻找太阳能蒸汽系统的过程中，研究人员已经尝试了将光转化为热的各种材料，如碳材料、等离子体金属和半导体。但是，在其他挑战中，其中许多选项的效率相对较低，因此继续寻找一种真正具有变革意义的方法。
高性能的太阳能蒸汽发生器将完美地结合多种特性。它应该漂浮在水面上，能够吸收广谱的光，有效地将光转化为热，并能够将热转化为水。不幸的是，许多以前研究的方法缺乏多孔结构，以促进传热到水。
夏教授说:“现有的大多数方法都不能简单地设计成既能任意控制形状又能提高光热效率的蒸汽发生器。”
夏的方法与众不同之处在于，它使用了卟啉共价有机骨架(POF)。POFs是一种新发现的材料，它可以均匀地生长在各种不同孔隙度的材料表面，具有良好的蒸发性能。POFs还具有独特的集光特性，有利于新应用。
在实验室中，POFs成功地生长在每一种测试材料的内外表面。各模板均表现出良好的光热性能，说明pof基材料是很有前途的太阳能蒸汽发电材料。POF膜能够捕捉到超过95%的阳光光谱。
夏教授说，这项研究最有希望的结果是POFs能够在许多不同材料的表面生长，包括薄膜、织物、海绵和木材。这种木材表现出特别强的性能，研究人员测量了大约80%的光蒸汽转换效率。
POFs在多种材料上生长的能力使其易于与当地可用的材料一起使用。这种通用性，再加上简单的一步制造工艺，可以使该方法实际大规模生产。
基于pof的方法在实验室环境中被证明是非常有效的，研究团队计划在实验室外进行进一步的实验，观察pof的实际性能。
到目前为止，研究表明POFs可以帮助推动未来可持续的水净化系统。
夏说:“基于pof的界面工程设计显示出大规模净化方法的前景，它也可以用于海水淡化、废水处理等领域。”
论文的其他作者还包括PME的研究生鲁本·z·瓦尔德曼和张超，PME教授和阿尔贡科学家施拉耶什·帕特尔，以及阿尔贡科学家和PME研究员赛斯·达林。其他作者还包括阿贡的陈兆伟、中山大学的杨浩成和加州大学洛杉矶分校的赵玉森。
引文:“基于卟啉共价有机框架(POF)的太阳能蒸汽发电界面工程。夏紫菁等人。先进材料接口。Doi: 10.1002 / admi.201900254
资助:能源-水系统先进材料中心
-故事首先出现在普利兹克分子工程网站上。