40mg/cm2噴涂量下，蒸發(fā)速率達3.26kg/m2/h（1倍太陽光）
相比原始基底材料，效率最高提升297%
適用木材、濾膜、織物等多種商業(yè)化的基底材料
研究背景
水蒸發(fā)作為一種自然現(xiàn)象，是自然界和工業(yè)生產(chǎn)中至關(guān)重要的過程，在光合作用、海水淡化、脫水技術(shù)等多個領(lǐng)域中發(fā)揮著重要作用。然而，如何提高蒸發(fā)效率一直是科研人員關(guān)注的焦點。基于水簇蒸發(fā)機理，多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能夠促進水分子以團簇形式逃逸出蒸發(fā)界面，從而降低蒸發(fā)界面上的能耗（低焓蒸發(fā)）；水團簇在空氣中，再進一步吸收環(huán)境能量破碎成單個氣態(tài)分子。這種低焓蒸發(fā)過程，為提高界面蒸發(fā)速率提供了新的途徑。近期的研究表面，疏水性孔或者微孔結(jié)構(gòu)能夠作為水“活化”的結(jié)構(gòu)單元，促進水簇形成；但這些結(jié)構(gòu)特性對水分子的傳輸過程會造成較大阻礙，難以適用于快速的界面蒸發(fā)過程。如何平衡這種水“活化”和水傳輸行為成為設(shè)計高性能界面蒸發(fā)材料的關(guān)鍵難題。
技術(shù)亮點
雙重結(jié)構(gòu)設(shè)計：
親水外殼快速吸水
疏水介孔通道打破水分子氫鍵網(wǎng)絡(luò)，形成易蒸發(fā)的"水簇"
蒸發(fā)能耗降低32%：分子動力學(xué)模擬證實，疏水納米孔道使水?dāng)U散速度提升40%
NG的結(jié)構(gòu)圖
納米噴霧對蒸發(fā)材料的界面改性圖
納米噴霧促進水分蒸發(fā)的機理圖
連續(xù)7天循環(huán)使用性能穩(wěn)定，5次浸泡-蒸發(fā)循環(huán)后效率僅下降14%
NGs@Substrate的實用性圖
科學(xué)意義
該研究首次提出“表面結(jié)構(gòu)優(yōu)先”設(shè)計理念，用納米凝膠改性蒸發(fā)界面，突破傳統(tǒng)塊狀凝膠無法對水傳輸和水“活化”結(jié)構(gòu)解耦合設(shè)計的局限。
論文信息
《Mesoporous Nanogel Sprays as Universal Evaporation Interface Modifiers for Boosting Water-Cluster Evaporation》
DOI:10.1002/adma.202419243
鏈接：Mesoporous Nanogel Sprays as Universal Evaporation Interface Modifiers for Boosting Water‐Cluster Evaporation - Zhu - Advanced Materials - Wiley Online Library
通訊作者：海南大學(xué)張明鑫&黃瑋 第一作者：碩士研究生朱海云
