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受到玫瑰花的启示 技术人员提出收集和净化水的新方式

时间:2020-10-09 23:07:27

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受到玫瑰花的启示 技术人员提出收集和净化水的新方式

在普遍的文化概念中,玫瑰可能是爱情的最具代表性的象征之一,不过,现在玫瑰花可不仅仅具有象征意义了。德克萨斯大学奥斯汀分校开发的一种用于收集和净化水的新设备,就是受到玫瑰的启发,当然,这并不是魔法,而是工程设计,并且是对当前收集和净化水方法的显著提高。每个花状结构的成本不到2美分,每平方米每小时可生产超过半加仑的水。

由德克萨斯大学奥斯汀分校机械工程系的Donglei(Emma)Fan副教授领导的团队开发了一种新的太阳能产水方法 - 一种利用太阳能从水中分离盐和其他杂质的蒸发技术。

在最新一期的“ Advanced Materials”杂志上发表的一篇论文中,作者介绍了折纸玫瑰如何为开发一种新型太阳能蒸汽系统提供灵感,该系统由分层的黑色纸张形成的花瓣制成。3D玫瑰形状附着在从任何水源收集未经处理的水的茎状管上,使结构更容易收集并保留更多液体。

目前的太阳能蒸汽技术通常成本较高,体积大并且产水量有限。该团队的方法使用的是便宜且轻便的廉价材料。看起来就像一个玻璃罐子里的黑色玫瑰花。

专业人士更准确地将其描述为便携式低压控制的太阳能蒸汽收集系统“unisystem”。但它与花的相似并非巧合。

“我们正在寻找更有效的方法来应用太阳能蒸汽技术来生产水,使用涂有特殊聚合物的黑色滤纸,称为聚吡咯,”Fan说。

聚吡咯是一种以其光热特性闻名的材料,它可以将太阳光转换成热能。

“Fan和她的团队尝试了许多不同的方法来制造纸张,寻找实现最多存水量的最佳方法。他们首先将单层圆形涂层纸在平放在阳光直射下的地面上。单张纸显示出作为集水器的良好性能,但数量还不够多。在尝试其他几种形状后,Fan的灵感来自于她在高中读过的一本书。虽然不是关于玫瑰本身,亚历山大·杜马斯的“黑色郁金香”让她想到尝试使用花朵的形状,她发现玫瑰是理想的结构。它的结构使得更多的直射阳光照射到光热材料,即具有更多的内部反射,比其他花朵形状更多,并且还提供了更大的表面积,以使水蒸气从材料中蒸发。

该装置通过其管状管收集水,将其供给顶部的花瓣形结构。它还可以收集来自上方的雨滴。水进入花瓣,花的聚吡咯材料将水变成蒸汽。当以这种方式浓缩时,杂质自然地与水分离。

“我们设计的净化收集系统包括一个低压泵,以帮助更有效地冷凝水,” Weigu Li博士说。Weigu Li博士是Fan的实验室人员和论文的主要作者。“一旦冷凝,玻璃罐就会设计得紧凑,坚固且安全,可以存放干净的水。”

该设备可去除重金属和细菌的污染物,并从海水中去除盐分,产生符合世界卫生组织规定的饮用标准要求的洁净水。

“我们设计和低成本制造的3D折纸光热材料是世界上首创的便携式低压太阳能蒸汽收集系统,”李说。“这将促使太阳能蒸汽技术在个人和家庭净水方面进行应用。”

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