太陽能蒸汽再生是公認的淡化海水和緩解全球淡水資源短缺的有效方法。然而，目前報道的材料力學性能差、蒸發率低、使用壽命短等問題不能滿足實際應用的要求。在此，研究者通過物理交聯作為主鏈的靜電紡絲PI纖維和作為光熱組分的碳納米管，開發了一種孔隙率高達97.8%的復合氣凝膠。這種復合氣凝膠在20s內達到最高溫度，在1kW/m2太陽輻照下表現出穩定的蒸發速率，為2.08kg/m2/h。在模擬海水蒸餾實驗中，該材料對不同濃度NaCl溶液的去除效率達到99%。由聚酰亞胺主鏈組成的氣凝膠具有優異的抗紫外線性能，在365nm紫外光下以40mW/cm2連續輻照1小時后，其形態和蒸發速率變化不大。總體而言，該研究為開發具有高孔隙率和耐久性的高性能太陽能蒸發器提供了可靠的解決方案。
圖1.太陽能蒸汽復合氣凝膠制備示意圖。
圖2.（a）電紡PI纖維、（b）均質化的電紡PI纖維以及（c）通過酰亞胺化工藝焊接的PI纖維的SEM圖像。（d）CNT/PIfAs的壓縮和回彈性能。（e）附著在纖維上的CNTs的SEM圖像。
圖3.（a）CNTs、熱亞胺化前后的CNT/PIfAs以及經KOH處理的CNT/PIfAs的吸附性能以及后兩種材料的潤濕性。（b）CNT/PIfAs-0、2.5、5、7.5和10經1kW/m2太陽輻照60秒的溫度曲線。（c）CNT/PIfAs-0、2.5、5、7.5和10經1kW/m2太陽輻照1800秒的溫度曲線。（d）CNT/PIfAs-7.5在250nm至2500nm波長范圍內的UV-Vis-NIR透射和反射光譜。（e）CNT/PIfAs-0、2.5、5、7.5和10在1kW/m2太陽輻照下的數字和紅外熱圖像。
圖4.（a）CNT/PIfAs-0、2.5、5、7.5和10在黑暗中的質量變化。（b）CNT/PIfAs-0、2.5、5、7.5和10在黑暗中的蒸發速率。（c）經1kW/m2太陽輻照30分鐘內直接水蒸發實驗和太陽能蒸汽發電實驗的紅外熱圖像。（d）蒸發實驗示意圖。
圖5.（a）CNT/PIfAs-h1、h2、h3、h4和h5的質量變化。（b）CNT/PIfAs-h1、h2、h3、h4和h5的蒸發速率。（c）不同光強下CNT/PIfAs-h4的蒸發速率。（d）使用3.5wt%NaCl進行太陽能蒸汽發電實驗的數碼照片。（e）3.5wt%NaCl經1kW/m2太陽輻照50h的蒸發率變化。（f）抽取模擬海水4次循環操作后CNT/PIfAs的蒸發率。（g）使用3.5wt%NaCl進行太陽能蒸汽發電實驗的示意圖。
圖6.（a）配備冷凝室的太陽能蒸汽發電實驗照片。（b）淡化前后三種海水樣品的鹽度測量值（Na+的重量百分比）。（c）脫鹽前后3.5wt%NaCl的鹽度測量值（Ca2+、Na+、Mg2+和K+的重量百分比）。（d）在配備冷凝室的情況下，經1kW/m2太陽輻照50h的抗紫外線實驗示意圖。（e）未經處理和經紫外線照射60分鐘的CNT/PIfAs的吸附性能。（f）經紫外線照射60分鐘的材料表面的形態變化數碼照片。（g）經紫外線照射60分鐘后氣凝膠蒸發速率的變化。
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