萊斯大學(xué)利用太陽能和納米顆粒凈化海水的方法比其發(fā)明者最初認(rèn)為的更有效。萊斯大學(xué)納米光電子實(shí)驗(yàn)室(LANP)的研究人員表示，他們可以通過添加廉價的塑料透鏡將陽光集中到“熱點(diǎn)”，從而將太陽能淡化系統(tǒng)的效率提高50%以上，其研究結(jié)果發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》上。萊斯大學(xué)布朗工程學(xué)院應(yīng)用物理學(xué)研究生、論文聯(lián)合第一作者普拉蒂克沙·東加爾（Pratiksha Dongare）說：提高太陽能驅(qū)動系統(tǒng)性能的典型方法是增加太陽能集中器，并引入更多的光。

最大的區(qū)別是使用了相同量的光，并已經(jīng)證明，以低廉的成本重新分配電力并大幅提高純凈水的生產(chǎn)速度是可能的。在傳統(tǒng)的膜蒸餾中，熱鹽水從片狀膜的一邊流過，而冷的過濾水從另一邊流過。溫度差造成蒸汽壓差，使水蒸氣從受熱的一側(cè)穿過膜，進(jìn)入較冷的低壓一側(cè)。擴(kuò)大這項(xiàng)技術(shù)的規(guī)模是困難的，因?yàn)槟ど系臏囟炔顣S著膜的尺寸增大而減小，從而潔凈水的產(chǎn)量也會減少。

萊斯大學(xué)的“納米光敏太陽能膜蒸餾”(NESMD)技術(shù)

通過使用吸光納米顆粒將膜本身轉(zhuǎn)化為太陽能驅(qū)動的加熱元件來解決這一問題。東加爾和同事們，包括這項(xiàng)研究的共同首席作者亞歷山德羅·阿拉巴斯特里（Alessandro Alabastri）在內(nèi)，在膜的頂層涂上了廉價商用納米顆粒，這些納米顆粒的設(shè)計目的是將80%以上的太陽能轉(zhuǎn)化為熱能。太陽能驅(qū)動的納米顆粒加熱降低了生產(chǎn)成本，工程師正在努力將這項(xiàng)技術(shù)推廣到?jīng)]有電力供應(yīng)的偏遠(yuǎn)地區(qū)。LANP主任娜奧米·哈拉斯（Naomi Halas）和研究科學(xué)家奧拉·諾伊曼（Oara Neumann）首次證明了NESMD中使用的概念和粒子。

他們都是這項(xiàng)新研究的共同作者，在本研究中，哈拉斯、東加爾、阿拉巴斯特里、諾伊曼和LANP物理學(xué)家彼得·諾德蘭德（Peter Nordlander）發(fā)現(xiàn)，可以利用入射光強(qiáng)度與蒸汽壓力之間固有的、此前未被承認(rèn)的非線性關(guān)系。物理學(xué)家、萊斯大學(xué)電氣和計算機(jī)工程系德州儀器研究助理教授阿拉巴拉斯提用一個簡單的數(shù)學(xué)例子來描述線性關(guān)系和非線性關(guān)系之間的區(qū)別。如果你取任意兩個等于10——7和3、5和5、6和4的數(shù)，如果把它們加起來，總能得到10。

但是如果這個過程是非線性的，可以在加之前把它們平方，甚至是立方。如果有9和1，那就是9的平方，或者81，加上1的平方，等于82。這比10要好得多，10是線性關(guān)系的最佳值。在NESMD例子中，非線性的改善來自于把陽光集中到小點(diǎn)上，就像一個孩子在陽光明媚的日子里用放大鏡一樣。把光集中在薄膜上的一個小點(diǎn)上，會導(dǎo)致熱量的線性增加，但加熱反過來又會導(dǎo)致蒸汽壓的非線性增加。壓力的增加使更多的凈化蒸汽在更短時間內(nèi)通過膜。

也證明在更小的區(qū)域里有更多光子總是比在整個膜上均勻分布光子要好。作為一名化學(xué)家和工程師，花了超過25年的時間在光敏納米材料的使用上開創(chuàng)了先河，這種非線性光學(xué)過程提供的效率是重要的，因?yàn)槿彼鞘澜缟洗蠹s一半人的日?，F(xiàn)實(shí)，而高效的太陽能蒸餾可以改變這一點(diǎn)。除了水凈化，這種非線性光學(xué)效應(yīng)還可以改善利用太陽能加熱驅(qū)動光催化等化學(xué)過程的技術(shù)。例如，LANP正在開發(fā)一種銅基納米顆粒，用于在環(huán)境壓力下將氨轉(zhuǎn)化為氫燃料。

研究/l來自：萊斯大學(xué)參考期刊《美國國家科學(xué)院院刊》DOI: 10.1073/pnas.1905311116博科園｜科學(xué)、科技、科研、科普

蘇州浦宏環(huán)?？萍加邢薰臼且患覍Ｗ?/span>水處理設(shè)備的廠家，主要產(chǎn)品有RO反滲透設(shè)備，中水回用設(shè)備，EDI高純水設(shè)備,海水淡化設(shè)備，軟化水設(shè)備，超濾設(shè)備、去離子水設(shè)備，工業(yè)廢水污水處理設(shè)備等各種水處理技術(shù)的研發(fā)，設(shè)計生產(chǎn)、安裝調(diào)試等一體化企業(yè)。商務(wù)咨詢：178-1187-2518 王工