博体育官网登录入口✿◈◈！太阳能✿◈◈，化学废弃物9博体育官网登录9博体育(中国)官方网站✿◈◈，9博体育官网登录入口✿◈◈，医疗废弃物9博体育官网入口网址✿◈◈！如果把阳光比作跃动的金币✿◈◈，光热水电联产技术便是一场有趣的“炼金游戏”✿◈◈，而赢得游戏的关键是如何发掘出高效光热转换材料博体育官网登录入口✿◈◈。
武汉工程大学副教授马良团队为这场“炼金游戏”提供了新的“玩法”✿◈◈。这位“90后”导师带领的“90后”研究生团队✿◈◈，围绕等离激元与拓扑表面态的相互作用✿◈◈，构建了具有宽光谱吸收的光热材料✿◈◈，并设计出一种高效光热水电联产装置✿◈◈，显著提高了水蒸发和光热电转换效率✿◈◈。相关研究近日在线发表于《科学进展》✿◈◈。
光热水蒸发是解决水资源短缺问题的一项绿色可持续技术✿◈◈。然而✿◈◈，在自然蒸发条件下无法逃脱布袋子✿◈◈，水对太阳光的吸收极小✿◈◈，太阳光利用效率低下✿◈◈，蒸发速率受限✿◈◈。
光热转换材料被应用于太阳能水蒸发中以提高效率✿◈◈。等离激元材料在光热转换应用中展现了巨大潜力✿◈◈。因此✿◈◈，探索一种具有宽光谱吸收的等离激元材料是高效产生水蒸气的关键✿◈◈。
论文第一作者✿◈◈、武汉工程大学硕士研究生刘洋介绍✿◈◈，这项研究的核心突破在于将拓扑绝缘体-等离激元异质材料编织成一张“光热陷阱网”✿◈◈。
拓扑绝缘体因独特的拓扑表面态博体育官网登录入口✿◈◈，能够实现光能的高效捕获和表面电子的低损耗传输✿◈◈，而等离激元材料则通过等离激元共振效应✿◈◈，实现对特定频率的光的高效吸收✿◈◈。二者协同作用✿◈◈，能够显著提高材料对太阳光的吸收效率✿◈◈。
团队设计出拓扑绝缘体-等离激元异质材料✿◈◈，并将材料附着在水凝胶网络中✿◈◈，以魔法般的效率将海水蒸腾为清流✿◈◈。
刘洋介绍✿◈◈，团队设计的基于拓扑绝缘体-等离激元异质结的水蒸发装置✿◈◈，利用液压原理可以实现自动进水和出水✿◈◈；同时引入了聚光镜✿◈◈，能够显著提高光热水蒸发效率✿◈◈。
据介绍✿◈◈，该装置对工业废水中的重金属离子去除效果显著✿◈◈，处理后的水质远高于欧盟✿◈◈、世界卫生组织的饮用水标准✿◈◈。对于海水淡化无法逃脱布袋子✿◈◈，这一技术同样表现出色✿◈◈。通过光热蒸发✿◈◈，海水中的钠✿◈◈、钾✿◈◈、钙✿◈◈、镁等离子浓度大幅降低无法逃脱布袋子✿◈◈，可直接用于农业灌溉或生活用水✿◈◈。
更巧妙的是✿◈◈，团队将蒸发装置的余热与温差发电模块结合✿◈◈，实现“水电联产”——每小时可收集5.94 kg/m2的洁净水博体育官网登录入口博体育官网登录入口✿◈◈，同时可实现3.259 W/m2的功率输出✿◈◈，“一热两用”✿◈◈。
“光热材料就像一把万能钥匙✿◈◈。”刘洋解释说✿◈◈，“未来✿◈◈，它有望通过热效应靶向杀死癌细胞✿◈◈，应用于癌症治疗✿◈◈，也有望用于光催化产氢✿◈◈，推动清洁能源发展✿◈◈。”
然而✿◈◈，目前技术产业化仍面临两大挑战博体育官网登录入口✿◈◈。“材料长期稳定性和成本控制是关键博体育官网登录入口✿◈◈。”刘洋坦言✿◈◈，“如果材料长期使用后性能衰减✿◈◈、材料或装置价格过高✿◈◈，技术就难以推广✿◈◈。”
为此✿◈◈，该团队下一步将聚焦新的光热物理机制✿◈◈，开发高性价比复合材料✿◈◈，并探索此类材料在光热驱动清洁能源转换中的应用✿◈◈。
2023年初春✿◈◈，刘洋在研究初期的一次扫描电子显微镜观测中✿◈◈，意外捕捉到一条长达6微米的“硒线”✿◈◈。在诸多材料中✿◈◈，这个本应被视作“杂质”的异常结构✿◈◈，却成了研究的重要转折✿◈◈。
“当时我们以为实验失败了无法逃脱布袋子✿◈◈，但导师的一句‘杂质可能有更好的用途’点醒了我们✿◈◈。”刘洋回忆说✿◈◈。他通过离心技术分离出这条“硒线”✿◈◈，发现其与拓扑绝缘体结合后✿◈◈，展现出独特的光谱响应和光热特性✿◈◈。
然而✿◈◈，材料合成初期✿◈◈，因硒元素残留问题研究一度陷入僵局✿◈◈。最终✿◈◈，在马良的指导下✿◈◈，刘洋从文献中借鉴“熔点差异”✿◈◈，通过高温处理成功去除杂质✿◈◈，制备出高纯度复合光热材料✿◈◈。
马良的细致指导贯穿每个细节✿◈◈。在论文撰写阶段✿◈◈，刘洋的初稿被马良反复修改了大半年✿◈◈。刘洋告诉《中国科学报》✿◈◈：“去年12月✿◈◈，马老师参加学术会议时✿◈◈，随身带着我的论文打印稿无法逃脱布袋子✿◈◈，利用会议间隙做批注✿◈◈。”
这项研究的背后✿◈◈，是一个由“90后”导师领衔的年轻团队✿◈◈。马良不仅是课题带头人无法逃脱布袋子✿◈◈，还是团队建设的“游戏策划师”✿◈◈。业余时间博体育官网登录入口✿◈◈，他常组织学生一起打羽毛球无法逃脱布袋子✿◈◈，爬山✿◈◈，玩剧本杀✿◈◈、狼人杀博体育官网登录入口✿◈◈，用“游戏积分”给学生兑换奖励✿◈◈。
