近年来，一种基于超黑光热材料的太阳能驱动水净化技术（Solar Steam Generation, SSG）引起了全世界的广泛关注。SSG可以在不消耗化石能源的情况下获得纯净水，以缓解世界各地的饮用水危机。超黑材料的光吸收机理及应用是同济大学物理科学与工程学院纳米材料课题组杜艾教授关注的研究方向之一。基于对超黑材料近十年的研究，杜艾教授团队发现了超黑碳气凝胶对电磁波的强吸收机理（ACS Nano, 2016, 10, 9123-9128）、碳气凝胶的双负特性（Carbon, 2018, 129, 598-606）、碳气凝胶本征的负电阻-温度系数和对紫外到微波波段电磁波的灵敏响应（Carbon, 2020, 161, 590-598）、碳气凝胶中热电子效应导致的高效光热转换（ACS Appl. Mater. Interfaces, 2019, 11, 42057-42065）、碳气凝胶从介电到简并半导体状态的转变和介电常数从正到负的调控（Adv. Electron. Mater., 2021, 7, 2000877）和特殊微结构超黑材料的设计和性能调控（Solar RRL, 2021, 5, 2000817; ACS Appl. Mater. Interface, 2022, 14, 10257-10266）等超黑材料中的特殊现象和应用研究。
基于对超黑材料的不断理解和在SSG领域的研究积累（Adv. Compos. Hybrid Mater., 2019, 2, 743-752; Adv. Funct. Mater., 2020, 30, 2005513; ACS Appl. Mater. Interfaces, 2019, 11, 42057-42065; Adv. Sustainable, Syst., 20020, 5, 2000244; Langmuir, 2021, 37, 2129-2139; Solar RRL, 2021, 5, 2000817; ACS Appl. Mater. Interface, 2022, 14, 10257-10266; Adv. Sustainability Res., 2022, 3, 2100188），杜艾教授等人对SSG中涉及的光和热管理策略进行了全面的总结和讨论，相关的综述以内封面论文发表在了Solar RRL期刊（Smart Strategies for Light and Thermal Management in High-Efficiency Solar Steam Generation. Solar RRL, 2023, 7, 2201128. https://doi.org/10.1002/solr.202201128）。相对于光管理策略，热管理策略对提升SSG的性能贡献更大。此外，对于目前报道的一些太阳能驱动水蒸发器，应该采用能量守恒定律去评估其效率，而不是沿用通用公式。该论文的第一作者是博士生汪宏强，通讯作者为杜艾教授，课题组张晨博士生在论文撰写和图片绘制方面做出了重要贡献。该工作受到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和上海市特殊人工微结构重点实验室开放课题的支持。
转自：“高分子科学前沿”微信公众号
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