水覆蓋了全球大部分地區(qū)，但許多地區(qū)仍然缺乏干凈的飲用水。如果科學家能夠有效和可持續(xù)地將海水變成清潔水，那么可能會避免迫在眉睫的全球水危機。現(xiàn)在，受日本紙張折疊藝術(shù)折紙的啟發(fā)，研究人員設(shè)計了一種太陽能蒸汽發(fā)生器，可以實現(xiàn)100%的清潔水生產(chǎn)效率。他們在ACSAppliedMaterials&Interfaces報告了他們的結(jié)果。

太陽能蒸汽發(fā)生器通過將來自太陽的能量轉(zhuǎn)換成熱量來產(chǎn)生清潔的水，熱量蒸發(fā)海水，留下鹽和其他雜質(zhì)。然后，收集蒸汽并冷凝成清水。現(xiàn)有的太陽能蒸汽發(fā)生器包含扁平的光熱材料，其從吸收的光產(chǎn)生熱量。雖然這些裝置相當有效，但它們?nèi)匀粫虿牧仙l(fā)到空氣中而失去能量。PengWang及其同事想知道他們是否可以通過設(shè)計三維光熱材料來提高能源效率。它們的結(jié)構(gòu)基于折紙的Miura折疊，其由在3D結(jié)構(gòu)內(nèi)形成“山脈”和“山谷”的互鎖平行四邊形組成。

研究人員通過將光吸收納米碳復合材料沉積到纖維素膜上制作了太陽能蒸汽發(fā)生器，纖維素膜上有Miura折疊圖案。他們發(fā)現(xiàn)他們的3D設(shè)備的蒸發(fā)速率比平面2D設(shè)備高50%。此外，3D結(jié)構(gòu)的效率接近100%，而2D材料的效率為71%。研究人員表示，與平面相比，折紙“山谷”可以更好地捕捉陽光，從而減少反射損失。此外，熱量可以從山谷流向較冷的“山脈”，沿途蒸發(fā)水而不是流失到空氣中。