向野外士兵和世界各地的公民提供清潔水至關(guān)重要，但這是世界上最大的挑戰(zhàn)之一?，F(xiàn)在，在陸軍的資助下開(kāi)發(fā)的一種新的超芯吸和超吸光鋁材料可以改變這種情況。

在美國(guó)陸軍作戰(zhàn)能力發(fā)展司令部陸軍研究實(shí)驗(yàn)室的一部分-陸軍研究辦公室的資助下，羅切斯特大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)了一種新型鋁板，該板能夠更有效地集中太陽(yáng)能以蒸發(fā)和凈化受污染的水。

ARO項(xiàng)目經(jīng)理Evan Runnerstrom博士說(shuō)：“陸軍及其戰(zhàn)士在水上奔跑，因此對(duì)基礎(chǔ)材料的研究特別感興趣，這可能會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生飲用水的先進(jìn)技術(shù)。”這些鋁質(zhì)表面的超級(jí)芯吸和吸光性能相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)被動(dòng)或低功率水凈化，以更好地維持戰(zhàn)場(chǎng)上的士兵。”

研究人員開(kāi)發(fā)了一種激光加工技術(shù)，該技術(shù)將常規(guī)的鋁瀝青變黑，使其具有很高的吸收性，并且具有超級(jí)芯吸作用(它可以將水芯吸向山坡以抵抗重力)。然后，他們將這種超級(jí)吸收性和超芯吸性鋁用于太陽(yáng)能凈水。

Nature Sustainability中的一項(xiàng)技術(shù)使用飛秒(超短)激光脈沖來(lái)蝕刻普通鋁板的表面。將鋁板以面向太陽(yáng)的角度浸入水中后，會(huì)在金屬表面上向上拉一層水。同時(shí)，發(fā)黑的表面保留了它從太陽(yáng)吸收的能量的近100%，以快速加熱水。最后，芯吸表面結(jié)構(gòu)改變了水的分子間鍵，從而進(jìn)一步提高了蒸發(fā)過(guò)程的效率。

羅徹斯特大學(xué)光學(xué)教授郭春雷教授說(shuō)：“這三件事共同使該技術(shù)在100%的效率下比理想的設(shè)備運(yùn)行得更好。”“這是一種解決全球水危機(jī)的簡(jiǎn)單，持久，廉價(jià)的方法，特別是在發(fā)展中國(guó)家。”

實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)表明，該方法可將所有常見(jiàn)污染物(例如洗滌劑，染料，尿液，重金屬和甘油)的存在降低到安全的飲用水平。

郭說(shuō)，該技術(shù)在發(fā)達(dá)國(guó)家減輕干旱地區(qū)的水短缺和水淡化項(xiàng)目中也可能有用。

長(zhǎng)期以來(lái)，人們一直認(rèn)為使用陽(yáng)光煮沸是消除微生物病原體和減少腹瀉感染所致死亡的一種方法，但是沸水并不能消除重金屬和其他污染物。

太陽(yáng)能水凈化;但是，由于蒸發(fā)的水變成氣態(tài)然后冷凝并被收集時(shí)，幾乎所有的雜質(zhì)都被遺忘了，因此可以大大減少這些污染物。

太陽(yáng)能水蒸發(fā)的最常見(jiàn)方法是體積加熱，即加熱大量水，但只有頂層可以蒸發(fā)。郭說(shuō)，這顯然是低效的，因?yàn)橹挥幸恍〔糠值臒崮鼙焕昧恕?/p>

一種更有效的方法(稱為界面加熱)將漂浮的多層吸收和芯吸材料放置在水的頂部，因此僅需要加熱表面附近的水。但是所有可用的材料都必須水平漂浮在水面上，并且不能直接面對(duì)太陽(yáng)。此外，可用的芯吸材料會(huì)很快被蒸發(fā)后留下的污染物堵塞，需要經(jīng)常更換材料。

研究人員開(kāi)發(fā)的鋁面板通過(guò)將薄薄的一層水從儲(chǔ)層中抽出并直接放在太陽(yáng)能吸收器表面上進(jìn)行加熱和蒸發(fā)，從而避免了這些困難。

郭說(shuō)：“此外，由于我們使用的是開(kāi)槽表面，因此只需噴涂即可非常容易清潔。”“最大的優(yōu)點(diǎn)是，可以連續(xù)調(diào)節(jié)面板的角度，使其在升起時(shí)直接面向太陽(yáng)，然后在落山之前在天空中移動(dòng)，從而最大程度地吸收能量。”