來自中國和新加坡的研究人員組成的團隊已3D打印了一種設備，該設備能夠利用太陽太陽光線產(chǎn)生的熱量使海水安全飲用?？茖W家的新型凈化器以全印圖陶瓷芯為基礎，具有集成的太陽能吸收器，絕熱體和輸水器，無需任何設置即可收集和脫鹽。該設備的轉(zhuǎn)換效率為98％，還符合世衛(wèi)組織（WHO）的標準，可能使其成為以可持續(xù)且節(jié)能的方式解決全球水資源短缺的理想之選。

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通過淡化處理干旱

隨著全球人口的持續(xù)增長，以及氣候變化開始帶來新的挑戰(zhàn)，世界上較貧窮的地區(qū)越來越難以獲得安全的飲用水。同時，地球海洋占地球表面的70％以上，但只有2.5％的飲用淡水，這使海水凈化技術成為解決全球水資源短缺的最佳解決方案。

盡管目前可以使用多種反滲透，基于蒸餾和離子交換的脫鹽設備，但其高昂的成本和能耗往往使發(fā)展中國家無法使用它們。為了給人們帶來凈水，因此，更小巧的，分布式的和節(jié)能技術至關重要。因此，科學家越來越多地采用太陽能設備作為可持續(xù)發(fā)展的替代品的原型。

但是，盡管許多最初的設計已經(jīng)證明了使用陽光來凈化海水的可行性，但它們通常是在對其結(jié)構(gòu)的控制有限的情況下進行批量生產(chǎn)的，因此它們的熱效率不高。為了提高太陽能到蒸汽的能量轉(zhuǎn)化率，研究人員現(xiàn)在已采用3D打印作為生產(chǎn)更節(jié)能的設備的方法，該設備能夠以更快的速度蒸發(fā)化學物質(zhì)。

陶瓷基太陽能吸收

利用3D打印技術，科學家們能夠生產(chǎn)出一種基于多孔陶瓷網(wǎng)的多功能太陽能吸收器。得益于該材料固有的絕緣性能，最終部件被證明能夠用作設備的水傳輸器，絕緣體和整體基座，可以在其上安裝石墨烯吸收器以收集太陽能。

通過精確地調(diào)整其復雜的陶瓷元素，研究人員還能夠為其提供集成的微通道，從而使其能夠?qū)⑺龑е猎O備周圍并維持其整體蒸汽產(chǎn)生速率。結(jié)果，該團隊的全封閉設備最終展示了將太陽能集中在其吸收器上而沒有散熱的能力，并實現(xiàn)了自持式太陽能蒸發(fā)的快速循環(huán)。

有趣的是，在初始測試期間，科學家們發(fā)現(xiàn)，通過增加吸收器的網(wǎng)眼間隔以提高輸水速度，他們可以進一步優(yōu)化其設備的性能。此外，通過將脫鹽器的吸收器直接放置在多孔基體的頂部而不使其與水庫接觸，該團隊能夠減少任何熱量損失并保持較高的蒸汽產(chǎn)生率。

在后來的戶外實驗中，研究人員的設備以每小時0.5升的速度產(chǎn)生淡水，同時去除了足以滿足WHO標準的鈉，鎂和鉀。與基于棉花的吸水劑相比，科學家還發(fā)現(xiàn)，他們的陶瓷-石墨烯溶液蒸發(fā)礦物質(zhì)的速度快兩倍以上，太陽能轉(zhuǎn)化效率高達98％。

最終，鑒于其設備的速度和離子排斥功效，該團隊得出結(jié)論認為，他們的整體方法是成功的，并且隨著蒸發(fā)器設計的進一步發(fā)展，他們認為該技術可以“證明是有用的”，以增強商用設備的性能。未來的太陽能蒸汽發(fā)生器。

科學家在論文中總結(jié)道：“（在測試過程中）收集的水在化學雜質(zhì)方面達到了飲用水標準?！薄熬哂袌怨?，耐用，無毒和防污等特性，高效的3D打印陶瓷太陽能脫鹽設備的概念可以為更可持續(xù)和更綠色的清潔水生產(chǎn)打開大門。”