该研究介绍了一种新型便携式太阳能蒸汽收集系统，该系统采用聚合物折纸技术，能够以极低的成本收集和净化水。
由于人口增长、工业化以及地球自然资源的污染和枯竭，全球对清洁水的需求日益增长。太阳能蒸汽净化技术利用太阳能蒸发受污染的水，再冷凝，从而产生新鲜的清洁水。这项技术清洁、可再生且可持续，具有利用丰富的太阳能解决全球清洁水短缺问题的潜力。太阳能蒸汽净化系统的强度和效率取决于其设计和光热材料的选择。目前的太阳能蒸汽净化技术使用昂贵且体积庞大的材料，效率低下且产量有限。如何提高性能并降低成本，从而设计出轻便易携、可供个人直接使用的太阳能蒸汽净化系统，仍然是一个挑战。
5月28日发表于《先进材料》（Advanced Materials）杂志的一项新研究中，研究人员描述了一种新型太阳能蒸汽净化方法。他们设计了一种低成本、便携式、低压可控的太阳能蒸汽收集系统，该系统能够利用太阳能收集和净化水。他们选择了一种名为聚吡咯（PPy）的光热聚合物材料，这种材料具有良好的导电性，并以其优异的光热性能而闻名，能够高效地将太阳光转化为热能。受玫瑰花的启发，该太阳能蒸汽净化系统采用了独特的3D折纸PPy-纸复合材料。通过折纸折叠和PPy的化学聚合，形成了一个由多层黑色薄片构成的“PPy玫瑰”，其形状如同花瓣。这个折纸结构连接到一根类似茎状的棉质导管上，该导管从水源收集未经处理的原水，并将其输送到位于顶部的PPy玫瑰结构。棉质导管和聚苯乙烯泡沫的使用是为了防止PPy材料与水直接接触。
当未经处理的水到达花瓣时，花朵结构中的聚吡咯（PPy）材料会将水转化为水蒸气，杂质也会自然地与水分离。随后，需要将水蒸气冷凝，然后收集干净的水以供使用。研究人员使用便携式真空泵在低压条件下进行操作。结果表明，这显著提高了水的蒸发速率和收集速率。冷凝后的水被安全地储存在小巧而坚固的玻璃收集罐中。
与传统的二维平面设计相比，三维折纸结构显著提高了光吸收率，并增大了水蒸发的表面积。由于腔室压力降低，水的蒸发和收集率提高了52%。聚吡咯（PPy）折纸结构使水蒸发率提高了71%，蒸汽收集率也更高。在单一光源下，系统的整体效率提高了91.5%。该系统使用取自美国德克萨斯州科罗拉多河的水样进行了测试。该系统能够去除水中的重金属、细菌和盐分等污染物，并降低碱度，从而生产出符合世界卫生组织饮用水标准的洁净水。
目前的研究描述了一种新颖的、合理的设计，该系统采用 3D 折纸光热材料的便携式低成本太阳能蒸汽收集系统，可提高水蒸发和蒸汽收集的速度。 每个花状结构的成本不到2美分，每小时每平方米可以成功生产2升清洁水。 这种设计可以成为制造用于清洁水生产的太阳能蒸汽独特模型的灵感。
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来源（S）
Li, W. 等。 2019. 带有聚吡咯折纸的便携式低压太阳能蒸汽收集系统。 先进材料。 http://doi.org/10.1002/adma.201900720
