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在沙特NEOM未来城的地下管道里,一缕缕黑色织物正悄然推翻百年海水淡化史。武汉纺织大学徐卫林院士团队研制的核鞘光热织物(CSY-F),以纺织工艺破解太阳能蒸腾器的“盐结晶魔咒”,在5%高盐卤水中接连运转200小时无衰减,将每吨淡水能耗降至1.2度电,仅为反渗透法的1/10。这项登顶《工程》期刊的研讨,正将“向阳光要淡水”的愿望照进实际。
当碳纤维与模态纤维在纺织机上环绕,一场微观世界的流体革新就此打开。核鞘纱线的奥妙在于“鞘层囚光,核层引水”——碳纤维鞘层经过密织结构捕获92%的太阳光,而16束模态纤维核芯构建起三级输水通道:一级毛细管以3.2μm孔径快速汲水,二级纳米孔隙调控蒸腾速率,三级外表微槽引导盐分定向搬迁。这种仿生结构使得在1太阳光照下,蒸腾界面温度梯度达38°C/cm,盐离子在热泳力驱动下每小时回排海水2.7克,完全根绝结晶阻塞。
与传统膜法依靠化学洗刷不同,该织物首创“自清洁水径”。野外测验显现,当织物折叠构成四水路结构(4P-8-WCSY-F),盐分沿45°斜向织纹主动滑落,5%盐水8小时蒸腾后外表洁净如新。这种动态排盐机制使织物在死海盐湖(盐度34.2%)中仍坚持1.98 kg·m⁻²·h⁻¹的蒸腾速率,较传统三维蒸腾器提高83%。更突破性的是,织物经500次机械洗刷后光热功率仅下降2.1%,寿数预估超10年。
该技能最大推翻在于“所见即所得”的出产形式。工业级花式捻线转/分钟速度环绕水溶性维纶包覆层,经二维织造与热水洗刷后,碳纤维以0.38nm晶格距离精准排布,构成万亿个光热圈套。单台织机日产织物500平方米,每平方米包括270万根核鞘纱线个微型蒸腾单元。在青海柴达木盆地,100平方米织物日处理卤水21吨,满意万人社区日需,建造本钱仅3万元,较光伏反渗透体系下降92%。
这项技能正催生新式“淡水农场”。在阿联酋Al Ain的演示项目中,织物蒸腾器与光伏板联用:白日产水,夜间使用余热驱动吸附式制冷,完成每平方米日联产淡水7.5L、冷量4.2kWh。更奇妙的是,研讨团队将蒸腾冷凝水(pH 6.8-7.2)用于灌溉耐盐作物,构成“光热提水-农业栽培-碳汇循环”的闭环体系。据测算,撒哈拉沙漠若铺设该织物0.1%面积,年淡水产值可达尼罗河径流量的12倍,一起固定CO₂ 8.6亿吨。
从长江之滨实验室到波斯湾盐碱地,我国科学家用纺织基因重写水科技规矩。当每缕纱线都成为微型淡水工厂,人类与水的对话方法正被从头界说——这不仅是资料的成功,更是陈旧才智与现代科学的灿烂共振。来历: Engineering
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