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用香菇將光轉(zhuǎn)化成蒸汽 南大課題組相關(guān)成果在國際頂尖期刊發(fā)表

發(fā)布時間:2017-05-25

圖片關(guān)鍵詞

如何對太陽能進行高效轉(zhuǎn)化與利用是當前的科研熱點。南京大學(xué)朱嘉教授研究組腦洞大開,神奇地利用香菇將光轉(zhuǎn)化成蒸汽,相關(guān)成果5月18日發(fā)表在國際頂尖期刊《先進材料》上。 
   
    高效的太陽能轉(zhuǎn)換與利用被視為國家能源的重大需求,其中光—熱轉(zhuǎn)化也就是光轉(zhuǎn)化成蒸汽,在海水淡化、水處理、化工、滅菌等領(lǐng)域展現(xiàn)出很好的應(yīng)用前景。然而由于光學(xué)和熱學(xué)的損耗,傳統(tǒng)的光轉(zhuǎn)化蒸汽的效率低于40%,很大程度上限制了其廣泛應(yīng)用。 
   
    此前朱嘉教授課題組圍繞高效界面光熱轉(zhuǎn)換,做了一系列研究,在光學(xué)聚焦的條件下,已經(jīng)成功地將光熱轉(zhuǎn)化效率提高到了90%。此次更是腦洞大開,利用天然香菇的結(jié)構(gòu),最大限度地減少了實際應(yīng)用中太陽能轉(zhuǎn)化中光和熱的損耗。 
   
    “將光轉(zhuǎn)化成熱的設(shè)置必須具備幾個條件。”課題組博士生徐凝介紹,能夠很好地吸收太陽光,有著多孔結(jié)構(gòu)、親水性,能夠吸收傳輸水分,有效的蒸汽逸散等。大約在七八個月之前,喜歡吃香菇的她在洗菜時發(fā)現(xiàn),香菇正好具備這幾個條件。 
   
    “它的菌蓋是深色的,多孔結(jié)構(gòu)的菌肉、橫截面積小且纖維狀的菌柄,可以實現(xiàn)高效的光吸收,有效地進行水供應(yīng)和蒸汽逸散,且同時能極大地降低熱耗散。”徐凝說,香菇柄底端和水體接觸,將水傳輸和熱傳導(dǎo)限制在這個準一維通道內(nèi),通道截面積不到吸光截面積的1/10,在保證有效水供應(yīng)的同時極大抑制了熱向水體傳輸所產(chǎn)生的傳導(dǎo)耗散,傘狀的弧形菌蓋產(chǎn)生了更大的蒸發(fā)面積且降低了工作溫度,進而有效控制了熱對流和熱輻射的損耗。 
   
    有了這個靈感后,隨即開始了實驗。經(jīng)過實驗,課題組發(fā)現(xiàn),在無需光學(xué)聚焦的條件下,碳化后的香菇光熱轉(zhuǎn)化效率可以達到78%,“如果利用此結(jié)果設(shè)計優(yōu)化人工材料,轉(zhuǎn)化效率會非常高。”徐凝說,此前所有有關(guān)光熱轉(zhuǎn)化的科研都是利用人工制備的材料,利用香菇這一天然的生物材料還是首次。 

來源‖南京日報

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