高分子科学前沿3月12日讯：在自然界中，树木通过树干中垂直排列的血管通道将水和养分从底部根部向上输送到顶部。当连接到血管通道的气孔打开时，水分子被蒸发到大气环境中。受树木自然蒸腾行为的启发，一些新材料和仿生器件被开发出来并广泛应用于多个领域。

近年来，太阳能驱动的界面蒸发作为最有效和可持续的废水净化和海水淡化生产清洁水的技术之一，以其成本低、能耗低、安全性高、生态环保等优点受到了学术界和工业界的极大关注。天然木材和仿木材料被用于建造太阳能蒸发器，展示了它们在废水净化和海水淡化方面的高性能。基于天然树木特殊结构功能的整合，南京林业大学黄超伯教授团队在《Advanced Functional Materials》发文，提出了一种集成设计策略，用于制备具有垂直排列通道、多孔结构和底部亲水层和上部疏水层的Janus结构的仿生气凝胶，可以实现高效太阳能蒸汽水净化和海水淡化。

气凝胶的合成与表征

图 1. Janus PPCPNA的制作过程

总之，通过对HPAN、PVA和CNTs混合物进行单向冷冻浇铸，然后进行冷冻干燥、热交联、原位聚合和表面改性，成功构建了具有多级结构和高孔隙率的气凝胶。由于独特的相互连接的细胞结构、垂直排列的通道、纳米纤维编织的孔壁、稳定均匀分布的碳纳米管、聚苯胺和疏水表面组分，以及高机械强度和其各个成分的材料特性，PPCPNA表现出高效的宽带吸收以及优异的表面疏水性和底部亲水性。PPCPNA中层次众多的微/纳米通道提供了足够的水传输途径，并且制造的气凝胶大大降低了散装水的热耗散。因此，PPCPNA可实现 2.33 kg m-2 h-1的高蒸发率和1个太阳光照（1 kW m-2）下96.1%的极高太阳能转换效率。此外，气凝胶在高浓度盐水（20 wt. %）中表现出明显的耐盐性能，在1个太阳照射下连续蒸发2.5 h。值得注意的是，通过专门设计的实时盐析监测系统跟踪原位电容，可以有效监测海水淡化过程中的盐析过程。多功能气凝胶蒸发器为开发用于净水、脱盐太阳能海水淡化和其他潜在应用的下一代智能蒸发器开辟了一条新途径。

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