中國科學家新成果！有了這種材料，再也不擔心沒有水喝了？

今天小編分享的科學經驗：中國科學家新成果！有了這種材料，再也不擔心沒有水喝了？，歡迎閲讀。

水是生命之源，是世間萬物賴以生存的基礎。雖然在我們生活的地球上，水的覆蓋度超過了 70%，但是淡水資源卻不足 3%。這些淡水的分布又極其不均衡，湖泊、河流、地下、南極冰層中都有它們的存在，可供人類食用的淡水僅剩不到 1%。

圖源：unsplash.com 攝影師：David Becker

此外，受環境污染、人口增長等一系列問題的影響，全球淡水資源的短缺問題未來将更加嚴峻。因此，解決淡水資源匮乏的問題是重中之重。

2023 年 9 月 13 日，我國科學家在《自然》雜志上發表了一項關于光熱轉換新材料的文章，這種材料的問世有望為人類帶來源源不斷的淡水資源，保障淡水的安全充足供給！

圖片來源：《自然》雜志。

新材料的制備及原理

太陽能是一種可再生能源，被廣泛利用于加熱和儲能。太陽能驅動界面水蒸發技術被提出已将近十年，即太陽能被吸收并轉化為熱能，促進水分子蒸發為水蒸氣，水蒸氣被收集後用于後續處理，此項技術在海水淡化生產清潔淡水領網域有廣闊的應用前景，利用太陽能可以緩解化石能源的消耗及帶來的一系列環境污染等問題。

此項技術的核心是如何提高太陽能熱能的轉換效率。我國科學家新研制的高效率的光熱轉換新材料為這項技術的廣泛使用帶來了希望！

科學家們從太陽光與物質相互作用使其產熱的本質出發，利用化學、物理、計算等相關實驗發現，亞氧化钛（TinO2n-1）中存在着的 Ti-Ti 二聚體結構，這種結構會使 Ti 原子核外電子結構的 3d 層電子運動分布範圍受限，發生電子的實空間局網域化，能夠在費米能級附近引入平帶電子态，從而導致電子躍遷的聯合态密度增強。

基于以上的原理，通過進一步實驗發現，作為亞氧化钛類的一種物質，λ -Ti3O5 對太陽光的吸光率可超過 95%。

反射光譜和電子結構。圖片來源：參考文獻 [ 1 ]

科學家們進一步利用 λ -Ti3O5 與聚乙烯醇材料加工制作蒸發器，為了提高水蒸發的效率，将蒸發器設計成三維多孔連通結構。實驗發現，在太陽光照射的條件下（1 kW m-2），通過此設備，每小時水蒸發的量能高達 6.09 kg m-2，是目前太陽能驅動界面水蒸發技術進行水蒸發的最快水平。科學家進一步将該設備用于海水淡化實驗中，每天收集的淡水量可以達到 23 L m-2。

可見，若将該設備投入到海水淡化領網域，可以實現規模化的淡水制備，會極大地解決淡水資源短缺的問題，也能為污水廢水的淨化處理帶來新的思路。