清洁水和能源是人类健康、经济增长和社会进步的重要资源。然而，目前的水净化技术主要依赖于能耗较高的集中式净化系统。近年来，太阳能驱动的界面蒸发作为最有效和可持续的废水净化和海水淡化生产清洁水的技术之一，以其成本低、能耗低、安全性高、生态环保等优点受到了学术界和工业界的极大关注。近日，我校化学工程学院中比先进生物医用材料国际联合实验室黄超伯教授和熊燃华教授团队发表了关于太阳能水净化和海水淡化的研究成果。
据了解，气凝胶具有高孔隙率、丰富的多孔网络、低密度等特点，是太阳能水净化的理想材料。然而，现报道的气凝胶材料多存在网络结构不规则、孔径分布不均的缺点，不利于毛细作用吸水。此外，热局部化和界面蒸汽的快速生成可能会导致盐堆积在三维气凝胶蒸发器的表面和水转移路径上。而且，通过直接观察蒸发器表面沉淀的盐晶体无法揭示内部通道的堵塞。
研究团队基于天然树木的特殊结构-功能的整合，创新性地提出了一种具有垂直排列通道、多孔结构、上部疏水层和底部亲水层Janus结构的仿生气凝胶的制备策略，用于高效太阳能蒸汽水净化和海水淡化。研究表明，制备的气凝胶具有机械坚固、密度小、输水快、稳定性好、太阳能转换效率高、耐盐性好的优点。此外，该气凝胶能有效净化废水和海水脱盐、且具有实时监测气凝胶内部通道盐沉淀的能力。此项研究将为高效净水材料研制提供新的思路。
研究成果在材料领域国际顶级学术期刊《Advanced Functional Materials》（中文译名：先进功能材料，影响因子19.924）发表，题为"Bioinspired Nanofibrous Aerogel with Vertically Aligned Channels for Efficient Water Purification and Salt-Rejecting Solar Desalination"（文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202214157）。我校化工学院青年教师马文静博士为论文第一作者，黄超伯教授为论文通讯作者。我校为唯一完成单位。
