羅徹斯特大學郭春雷團隊利用飛秒激光蝕刻讓普通鋁板“變身”高效太陽能凈水器

在新冠病毒大流行期間，發達國家的人們可以得到充足的清潔水供應，根據需要經常洗手，以保護自己免受疾病的感染。

然而，世界上近三分之一的人口甚至不能保證有干凈的飲用水。

羅徹斯特大學的研究人員已經找到了一種方法來解決這個問題，即利用人人都能獲得的陽光，以超過100%的效率蒸發和凈化被污染的水。

在《自然可持續性》雜志上發表的一篇論文中，光學教授Chunlei Guo實驗室的研究人員演示了一束飛秒激光脈沖是如何將一塊普通鋁板的表面蝕刻成一種具有超強吸水性和超強吸能性的材料的。

實驗室的實驗表明，該方法降低了所有常見污染物的存在，如洗滌劑、染料、尿液、重金屬和甘油，以安全水平飲用。

這項技術在發達國家也可以用于緩解干旱地區的水資源短缺，以及用于海水淡化項目。

此外，盡管煮沸一直被認為是一種消除微生物病原體和減少腹瀉感染死亡的方法。但是沸水并不能消除重金屬和其他污染物。

然而，基于太陽能的水凈化，可以大大減少這些污染物，因為當蒸發的水變成氣態，然后冷凝和收集時，幾乎所有的雜質都留下了。

基于太陽的水蒸發最常見的方法是體積加熱，即大量的水被加熱，但只有最上層的水可以蒸發。

Guo 說，這顯然是低效的，因為只有一小部分的加熱能源被使用。

Guo實驗室開發的太陽能電池板通過將一薄層水從蓄水池中引出來，直接放到太陽能吸收器表面進行加熱和蒸發，從而避免了傳統太陽能蒸發水方法的低效率。

“此外，因為我們使用的是帶槽表面，只要噴一下就很容易清潔，”Guo說。

“最大的優勢，”他補充說，“是電池板的角度可以不斷調整，在太陽升起時直接面對太陽，然后在太陽落山前在天空移動”——最大限度地吸收能量。

該項目得到了比爾和梅林達·蓋茨基金會、國家科學基金會和美國陸軍研究辦公室的資助。