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湖南工学院朱伟杰等团队Advanced Materials!效率突破 98%!新型有机共晶光热材料,助力太阳能海水淡化技术落地


随着全球工业化进程持续推进,水体污染问题不断加剧,叠加气候异常带来的干旱频发,淡水资源短缺已经成为全球范围内亟待解决的现实难题。太阳能界面蒸发技术依靠取之不尽的太阳能资源完成水处理,被视作缓解淡水供给压力的绿色技术路径。光热功能材料是这套技术的核心载体,其工作原理为捕获太阳辐射能量并转化为热能,推动水体由液态转变为水蒸气。太阳光谱里近红外波段占比很高,所以研发可以强化近红外吸收、抑制发光损耗的光热材料,是该领域科研人员的重点攻关方向。有机光热材料具备生物相容性良好、光学性能可调、化学稳定性优异等多项优势,拥有巨大应用潜力,但现阶段多数有机材料分子架构设计繁琐,制备流程复杂,很大程度上阻碍了该类材料从实验室走向实际场景,因此开发简单高效的新型有机光热体系具备很高的研究价值与现实意义。


在这项研究中,湖南工学院科研人员联合南京林业大学、南京大学的合作团队,借助主客体化学思路强化电荷转移相互作用,制备得到两类有机电荷转移共晶材料,相关研究成果近日发表于《Advanced Materials》期刊。研究选取蒽冠醚 An34C10 作为电子给体主体,分别搭配 TCNQ、F4TCNQ 两种电子受体制备共晶体系。得益于 F4TCNQ 更强的电子亲和能力,F4TCNQ@An34C10 共晶在特定激光条件下实现 98.0% 的光热转换效率,刷新电荷转移共晶材料的性能记录。团队将高性能共晶负载在多孔聚氨酯泡沫基材上得到复合蒸发材料,标准 1 倍太阳光照射条件下,材料水蒸发速率可达 1.343?kg?m?2?h?1,太阳能?蒸汽转化效率达到 91.1%。研究通过单晶解析、光谱测试、理论模拟以及飞秒瞬态吸收表征,证实更强的 π?π 堆叠与多元氢键网络,会加速激发态非辐射弛豫,减少光能以荧光形式流失,解释了材料实现高光热性能的内在机理。


该系列研究完整阐释了主客体共晶体系分子结构和光热性能之间的对应关系,为设计高性能有机光热材料提供清晰可行的研发范式。将共晶和多孔聚氨酯结合得到的复合泡沫,保留泡沫本身优良的输水能力与低热传导特性,把热量约束在水气交界面,减少热量向水体耗散。使用天然海水开展模拟淡化测试时,该复合材料依旧维持 1.178?kg?m?2?h?1 的蒸发速率,淡化之后水体主要金属离子含量远低于世卫组织饮用水标准,多次循环与长周期光照测试证明材料具备可靠的运行稳定性。该工作证明主客体化学和共晶工程相结合,是提升有机光热材料性能的有效手段,但材料距离大规模产业化依旧存在挑战,后续还需要进一步简化合成工艺、控制制备成本,为海岛、干旱缺水区域的太阳能海水淡化装备研发提供新思路与材料备选。


信息来源:材料研究进展




2026中国国际石墨烯创新大会

11月13-15日 中国·温州

“2026年中国国际石墨烯创新大会”将由石墨烯产业技术创新战略联盟(CGIA)和正泰集团联合主办,将于2026年11月13-15日在温州市(乐清)举办。大会聚焦石墨烯应用市场,着力促进石墨烯创新成果与产业端的深度对接合作,推动石墨烯产业迈向高质量发展新阶段。2026中国国际石墨烯材料应用博览会将同期举办。


点击下方链接,了解大会详情:

??官宣 | 关于召开2026中国国际石墨烯创新大会的通知

??重磅征稿|2026 中国国际石墨烯创新大会论文征集通知

??报名通道已开启 | 2026中国国际石墨烯创新大会火热报名中~

??展商招募 | 2026中国国际石墨烯材料应用博览会


会务组电话:

4001103655

13264226602(微信同号)

13260327636(微信同号)

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注:添加微信请备注姓名+单位




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??2026,与CGIA同行:您的每一个需求,我们都将全力以赴!

??【需求对接】需采购铜包石墨烯漆包线

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??【需求对接】需采购胶辊用石墨烯改性橡塑材料

??【采购需求】耐高温耐磨石墨烯防腐涂料

??【需求对接】聚焦产业技术突破 阀门龙头企业公开四大合作攻关需求

??项目征集|石墨烯铝基导电、导热产业化项目火热征集中

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