核废料9博体育官方网站ღ✿◈,9博体育官网登录如果把阳光比作跃动的金币ღ✿◈,光热水电联产技术便是一场有趣的“炼金游戏”ღ✿◈,而赢得游戏的关键是如何发掘出高效光热转换材料ღ✿◈。
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”ღ✿◈。这位“90后”导师带领的“90后”研究生团队ღ✿◈,围绕等离激元与拓扑表面态的相互作用ღ✿◈,构建了具有宽光谱吸收的光热材料ღ✿◈,并设计出一种高效光热水电联产装置ღ✿◈,显著提高了水蒸发和光热电转换效率ღ✿◈。相关研究近日在线发表于《科学进展》ღ✿◈。
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ღ✿◈。然而ღ✿◈,在自然蒸发条件下ღ✿◈,水对太阳光的吸收极小ღ✿◈,太阳光利用效率低下ღ✿◈,蒸发速率受限ღ✿◈。
光热转换材料被应用于太阳能水蒸发中以提高效率ღ✿◈。等离激元材料在光热转换应用中展现了巨大潜力ღ✿◈。因此ღ✿◈,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ღ✿◈。
论文第一作者ღ✿◈、武汉工程大学硕士研究生刘洋介绍ღ✿◈,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”ღ✿◈。
拓扑绝缘体因独特的拓扑表面态九博企业管理有限公司是做啥的ღ✿◈,能够实现光能的高效捕获和表面电子的低损耗传输向日葵视频app污污网站ღ✿◈,而等离激元材料则通过等离激元共振效应ღ✿◈,实现对特定频率的光的高效吸收ღ✿◈。二者协同作用ღ✿◈,能够显著提高材料对太阳光的吸收效率ღ✿◈。
团队设计出拓扑绝缘体-等离激元异质材料ღ✿◈,并将材料附着在水凝胶网络中ღ✿◈,以魔法般的效率将海水蒸腾为清流ღ✿◈。
刘洋介绍ღ✿◈,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ღ✿◈,利用液压原理可以实现自动进水和出水ღ✿◈;同时引入了聚光镜ღ✿◈,能够显著提高光热水蒸发效率ღ✿◈。
据介绍ღ✿◈,该装置对工业废水中的重金属离子去除效果显著ღ✿◈,处理后的水质远高于欧盟ღ✿◈、世界卫生组织的饮用水标准ღ✿◈。对于海水淡化向日葵视频app污污网站ღ✿◈,这一技术同样表现出色ღ✿◈。通过光热蒸发ღ✿◈,海水中的钠ღ✿◈、钾ღ✿◈、钙ღ✿◈、镁等离子浓度大幅降低ღ✿◈,可直接用于农业灌溉或生活用水ღ✿◈。
更巧妙的是ღ✿◈,团队将蒸发装置的余热与温差发电模块结合ღ✿◈,实现“水电联产”——每小时可收集5.94 kg/m2的洁净水ღ✿◈,同时可实现3.259 W/m2的功率输出ღ✿◈,“一热两用”九博企业管理有限公司是做啥的ღ✿◈。
“光热材料就像一把万能钥匙ღ✿◈。”刘洋解释说ღ✿◈,“未来ღ✿◈,它有望通过热效应靶向杀死癌细胞ღ✿◈,应用于癌症治疗ღ✿◈,也有望用于光催化产氢ღ✿◈,推动清洁能源发展ღ✿◈。”
然而ღ✿◈,目前技术产业化仍面临两大挑战ღ✿◈。“材料长期稳定性和成本控制是关键ღ✿◈。”刘洋坦言ღ✿◈,“如果材料长期使用后性能衰减ღ✿◈、材料或装置价格过高ღ✿◈,技术就难以推广ღ✿◈。”
为此ღ✿◈,该团队下一步将聚焦新的光热物理机制ღ✿◈,开发高性价比复合材料ღ✿◈,并探索此类材料在光热驱动清洁能源转换中的应用ღ✿◈。
2023年初春向日葵视频app污污网站ღ✿◈,刘洋在研究初期的一次扫描电子显微镜观测中ღ✿◈,意外捕捉到一条长达6微米的“硒线”ღ✿◈。在诸多材料中ღ✿◈,这个本应被视作“杂质”的异常结构ღ✿◈,却成了研究的重要转折ღ✿◈。
“当时我们以为实验失败了ღ✿◈,但导师的一句‘杂质可能有更好的用途’点醒了我们ღ✿◈。”刘洋回忆说ღ✿◈。他通过离心技术分离出这条“硒线”九博企业管理有限公司是做啥的ღ✿◈,发现其与拓扑绝缘体结合后ღ✿◈,展现出独特的光谱响应和光热特性ღ✿◈。
然而九博企业管理有限公司是做啥的ღ✿◈,材料合成初期ღ✿◈,因硒元素残留问题研究一度陷入僵局ღ✿◈。最终九博企业管理有限公司是做啥的ღ✿◈,在马良的指导下ღ✿◈,刘洋从文献中借鉴“熔点差异”ღ✿◈,通过高温处理成功去除杂质ღ✿◈,制备出高纯度复合光热材料ღ✿◈。
马良的细致指导贯穿每个细节ღ✿◈。在论文撰写阶段ღ✿◈,刘洋的初稿被马良反复修改了大半年向日葵视频app污污网站ღ✿◈。刘洋告诉《中国科学报》ღ✿◈:“去年12月ღ✿◈,马老师参加学术会议时ღ✿◈,随身带着我的论文打印稿ღ✿◈,利用会议间隙做批注向日葵视频app污污网站ღ✿◈。”
这项研究的背后ღ✿◈,是一个由“90后”导师领衔的年轻团队ღ✿◈。马良不仅是课题带头人九博企业管理有限公司是做啥的ღ✿◈,还是团队建设的“游戏策划师”ღ✿◈。业余时间ღ✿◈,他常组织学生一起打羽毛球ღ✿◈,爬山ღ✿◈,玩剧本杀ღ✿◈、狼人杀ღ✿◈,用“游戏积分”给学生兑换奖励ღ✿◈。