激光蚀刻解决全球水危机的简单方法

在冠状病毒大流行期间，向发达国家的人们保证了充足的清洁水供应，可以根据需要经常洗手，以保护自己免受疾病的侵袭。然而，世界上近三分之一的人口甚至没有保证喝到干净的水

罗彻斯特大学的研究人员现在找到了一种方法来解决这一问题，方法是利用阳光(所有人都可以使用的一种资源)以高于100%的效率蒸发和净化受污染的水。

这怎么可能?

在《自然可持续性》的一篇论文中，光学教授郭春雷实验室的研究人员证明了飞秒激光脉冲的爆发是如何将普通铝板的表面蚀刻成一种超级芯吸(吸水)，超级能量吸收的材料。

当以一定角度面向太阳放置在水中时，表面：

在金属表面上向上拉一层水

保留从太阳吸收的能量的近100%，以快速加热水

同时，改变了水的分子间键，极大地提高了蒸发过程的效率。

“这三件事共同使这项技术在100%的效率下比理想的设备运行得更好。”郭也说，他也是该大学物理与材料科学专业的会员。“这是一种解决全球水危机的简单，持久，廉价的方法，特别是在发展中国家。”

实验室实验表明，该方法可将所有常见污染物(例如洗涤剂，染料，尿液，重金属和甘油)的存在降低到安全的饮用水平。

郭说，这项技术在发达国家减轻干旱地区的水短缺以及水淡化项目中也可能有用。

易于清洁，易于瞄准

长期以来，人们一直认为使用阳光煮沸是消除微生物病原体并减少腹泻感染死亡的一种方法。但是沸水并不能消除重金属和其他污染物。

但是，基于太阳能的水净化可以大大减少这些污染物，因为当蒸发的水变成气态然后冷凝并被收集时，几乎所有的杂质都会被留下。

太阳能水蒸发的最常见方法是体积加热，即加热大量水，但只有顶层可以蒸发。郭说，这显然是效率低下的，因为只有一小部分的热能被利用了。

一种更有效的方法(称为界面加热)将漂浮的多层吸收和芯吸材料放置在水的顶部，因此仅需要加热表面附近的水。郭说，但是所有可用的材料都必须水平漂浮在水面上，不能直接面对太阳。因此，该方法能量效率较低。此外，可用的芯吸材料会很快被蒸发后留下的污染物堵塞，需要经常更换材料。

Guo实验室开发的面板通过将薄薄的一层水从储层中拉出并直接拉到太阳能吸收器表面上进行加热和蒸发，从而避免了这些低效率的情况。郭说：“此外，由于我们使用的是开槽表面，因此只需喷涂即可非常容易清洁。”

他补充说：“最大的优势是，可以连续调节面板的角度，使其在升起时直接面向太阳，然后在落山之前在天空中移动”，从而最大程度地吸收了能量。郭说：“没有什么比我们在这里能做的事更好的了。”