近日，材料学院顾绍金教授和尚斌副教授联合报道了一种具有特殊梯度孔结构的太阳能蒸发器，为解决界面水蒸发过程中高效水传输和热量管理提供了独特的解决方案，相关研究工作以“Benincasa hispidas-inspired pore-gradient aerogel with integrated water and thermal management for highly efficient solar vapor generation and water purification“，（DOI:https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.146766)为题在工程技术领域国际知名期刊《Chemical Engineering Journal》（中科院一区Top期刊）上发表。武汉纺织大学为第一单位，材料学院顾绍金和尚斌为共同通讯作者，省部共建国家重点实验室硕士研究生马冬冬为论文第一作者。
低能耗淡水制备一直是国际前沿研究课题。近年来，人口增长、污水排放及碳中和等问题，将该研究方向进一步推向了热潮。太阳能光热界面水蒸发技术利用清洁、无污染、可再生的太阳辐射进行水体加热蒸发，从技术理论上可以获取充足、稳定的优质水，并且符合节能减排和可持续发展的要求，是制备淡水最理想的方式。但基于目前技术革新所实现的淡水制备通常面临高输水通量与有效热管理相互制约的难题。如何平衡输水通量与热管理，最终实现高效界面水蒸发是当前的挑战之一。基于此，该工作首次以仿生的方法制备了一种具有特殊梯度孔结构的三维材料。此三维材料上表面平均孔径约为4.88 um, 底部平均孔径约为20.25 um，沿此方向具有明显的孔尺寸梯度。由于其特殊的梯度孔结构，导致材料沿孔尺寸增大方向的吸光性逐渐减弱，吸水性逐渐增强，润湿状态下材料的隔热性逐渐降低，此特殊性质能够极好的解决光热材料水传输与热管理之间的问题。在1 kW m-2的模拟光照强度下，测试其光热水蒸发速率高达2.49 kg m-2 h-1，光热水蒸发效率约为96.3%，并且，利用所制备的蒸发器对多种非饮用水进行纯化之后，处理后的水质具有明显提高。
这一研究为解决界面水蒸发过程中高效水传输和热量管理提供了有效的方案，有望为后续高性能光热蒸发器的设计开辟新的路径。
