基于水凝胶的界面太阳能蒸发器(SVG)已成为淡水生产的有前途且可持续的策略。然而，开发一种绿色且简单的方法来制造具有可调多孔结构和优异机械性能的多孔水凝胶蒸发器仍然是一个挑战。在此，此外，受针叶树植物的径向排列微通道和垂直通道的结构几何形状的启发，具有令人印象深刻的水传输能力，具有仿生组装结构(B-SPH)的多两性离子SPH蒸发器与块体水凝胶相比将水传输速率提高了近2个数量级。B-SPH还可以在一次太阳照射下此外，所制备的材料即使经过数百次的卷绕、折叠和扭曲后，仍具有稳定的机械性能和预计通过CTP方法制备的B-SPH以节能的方式提供了对具有精细多孔结构和耐用机械性能的可扩展水凝胶蒸发器的见解。该研究以题为“Biomimetically Assembled Sponge-Like Hydrogels for Efficient Solar Water Purification”的论文发表在《

　　该研究通过低温组装模板聚合(CTP)法合成了具有可调多孔形态和优异机械性能的两性离子材料组成的3D海绵状水凝胶(SPH)。具有径向排列的微通道和垂直通道的针叶树植物具有出色的输水能力，有助于在恶劣的生境中成功生存。受上述结构的启发，制造了仿生组装的SPH(B-SPH)。

　　具体而言，将含有单体、交联剂、引发剂和促进剂的水凝胶前体倒入具有不同温度梯度的指定模具中，从而产生冰晶的定向生长，随后，冷冻前体在紫外线下进行低温聚合，其中在冰模板之间分离的单体被聚合并交联以形成聚合物网络。最后，通过在室温下熔化去除模板化冰晶，并为SVG涂上聚吡咯(Ppy)样品。与通过传统光聚合方法制造的脆性块状水凝胶不同，柔性SPH表现出优异的机械性能，可以轻松弯曲、扭曲和打结。此外，与脆性块体水凝胶相比，SPH在变形后可以快速恢复到原始形状。从压缩应力-应变曲线来看，SPHs在压缩测试中也可以获得超过70%的体积减少，从而表明其弹性和顺应性。SPHs出色的机械性能为SVG材料在实际应用中的便捷存储和运输提供了巨大潜力。

　　与具有均匀多孔直径(≈10μm)的块体水凝胶相比，通过CTP方法制造的SPHs通过控制不同模具中的各种冰模板表现出定向通道和多孔结构。

　　由于设计的结构，实现了快速的水传输，并允许水蒸气不受干扰地逸出，在太阳辐射下诱导更有效的质量传输到表面。仿生SPHs代表高度定向结构。主要驱动力是顶面蒸发产生的压力梯度和多孔介质引起的毛细管力,可实现更快的水传输能力，从而促进高效的SVG。

　　由于开孔结构，吡咯单体可以在短时间内很容易地扩散到SPH中，聚合后Ppy可以作为一种有效的光热材料很容易地负载到样品上。通过加载Ppy，具有各种结构的SPHs在200至2500 nm的宽波长范围内表现出出色的太阳能吸收(95%–98%)行为。B-SPH蒸发器的光热行为通过红外(IR)图像评估。B-SPH样品的表面温度在前10分钟内迅速升高，并在30分钟后达到平衡温度(30.3°C)。样品表面的温差(7 °C) 也证明了B-SPH蒸发器具有良好的热定位效果并减少了对周围环境的能量损失。

　　与其他类型结构的SPHs相比，B-SPH蒸发器显示出最高的能量转换效率(≈95%)，这与其优异的SVG速率非常吻合。SVG性能的增强主要是由于通过CTP方法基于仿生组装结构提高了高效的输水能力。

　　使用B-SPH进行的太阳能海水淡化是通过墨西哥湾的海水进行评估的。使用电感耦合等离子体质谱(ICP-MP)来测量收集的蒸发水的质量。五种主要离子(Na+、Mg2+、K+、Ca2+、B3+)的浓度大大降低了两个或四个数量级，脱盐水也符合世界卫生组织的标准。此外，B-SPH可用于净化含有大量重金属离子(Ni2+、Cu2+、Zn2+、Co2+、Cr6+、Ag+、Se2+)的废水。纯化后重金属离子的浓度大大降低。所制备的材料在强酸和强碱环境下表现出稳定的净化性能，收集水的pH值也可以达到7。此外，B-SPH还表现出出色的抗盐污性能，预加载的盐晶体(NaCl)在30分钟内被消除。至于耐久性，B-SPH在纯水中的SVG性能即使在7天内也保持稳定。此外，即使经过100次滚动、折叠和扭曲，所制备的材料仍能保持恒定的蒸发速率，表明在长期实际应用中具有巨大潜力。

　　该研究受针叶植物径向排列的微通道和垂直通道的启发，B-SPH被引入具有可扩展SVG的关键理想特征：高效水传输、卓越的SVG速率和合适的机械性能。CTP方法实现了环境友好和简化的SPH制造方法。B-SPH的快速水传输速率是由于多孔介质中的众多分布式微通道而实现的。B-SPH允许在一个太阳下能量效率达到95%，SVG速率为3.45 kg m-2h-1。SPHs的太阳能海水淡化性能、优异的机械性能和长期耐久性为大规模实际SVG应用提供了潜在途径。

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