能源资源的枯竭对人类健康和社会发展构成重大威胁，传统能源和淡水资源正面临巨大的消耗。通过清洁和绿色方法生成电力和淡水资源是一个很有前景的可行解决方法。水伏发电具有工艺便捷、输出高效、水源广泛等特点，具有普遍的适用性。光热界面蒸发技术因其能够局域化地将清洁太阳能转化为热能而成为一种有前景的淡水制备方法。在光热界面海水淡化中耦合发电系统形成太阳能蒸汽水电联产系统（SSEG）是新兴的一种清洁供应淡水和电力的方法。
近日，苏州大学方剑教授、孙哲博士团队使用纺织材料为基材，通过加捻和编织技术开发了一种可调节水流的速度、高度、含量的立体编织物来设计新型SSEG系统，同时实现了可持续的水伏发电和淡水收集，发电和蒸发两功能在相互优化且协同促进（图1）。作者采用加捻和编织技术制造了CB/PPy负载天丝骨架（CPF）构建SSEG系统（图2）。纤维加捻可控制纤维间毛细通道的孔隙大小而改变水流速度；编织可使纤维具有不同的纤维密度和分布而改变水流含量/高度；纤维基质内连续、快速、平稳的盐水循环促进质子、离子迁移，防止盐堵塞。发电和蒸发双功能在同一尺度下优化且相互协同促进。在3.5wt%盐水中和1个标准太阳辐射下，新型SSEG可实现2.38 kg·m-2·h-1的蒸发速率以及0.73 V、0.6 μA的输出电压和电流。相关研究成果以”Fibrous solar evaporator with tunable water flow for efficient, self-operating, and sustainable hydroelectricity generation”为题，近期发表在Advanced Functional Materials上，苏州大学纺织与服装工程学院博士生葛灿、许多为论文第一作者，苏州大学方剑教授和孙哲博士为该论文的共同通讯作者，相关研究工作受到武汉纺织大学国家重点实验室刘可帅教授团队支持。
图1 SSEG工作原理和CPF纤维蒸发器阵列示意图
图2. CPF纤维蒸发器的加工方法及制造和特性。
原文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202403608
团队介绍
方剑，苏州大学纺织与服装工程学院特聘教授，博士生导师。长期从事功能性纤维材料、柔性可穿戴智能纺织品、和高性能纺织品研究。入选第十五批“海外高层次人才计划”青年项目，2019年入选“姑苏创新领军人才”计划，2020年入选江苏省 “双创人才”。现任中国纺织工业联合会纺织行业智能纺织服装柔性器件重点实验室主任，中国纺织工程学会青年工作委员会委员，中国工程院院刊《Engineering》青年通讯专家，《Advanced Fiber Materials》和《eScience》青年编委。迄今已在Energy & Environmental Science, Advanced Materials, Nature Communications, Nano Energy, Applied Catalysis B: Environmental等国内外学术期刊发表文章90余篇。
孙哲，硕士生导师，江苏省卓越博士后人才计划项目获得者，2021年06月于四川大学轻工科学与工程学院获工学博士学位，同年加入苏州大学纺织与服装工程学院；目前已发表学术论文20余篇，SCI收录10余篇，授权发明专利7项；主持江苏省高校自然科学基金面上项目1项、省部级开放课题2项、企业横向项目2项以及校级、省部级教改项目各1项。担任SCI期刊Polymers（IF：5.0）特刊客座编辑、《印染》杂志青年编委。
相关进展
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