基于微納米多孔材料的光熱界面蒸發是利用低密度太陽能實現水凈化的有效節能新策略，但仍然存在許多挑戰，特別是在制備納米結構以提高性能方面。本文，中國科學院上海光學精密機械研究所Fenghua Liu等研究人員在《ADVANCED MATERIALS TECHNOLOGIES》期刊發表名為“Nanosecond Laser Patterned Porous Graphene from Monolithic Mesoporous Carbon for High-Performance Solar Thermal Interfacial Evaporation”的論文，研究提出一種新方法制備石墨烯多孔碳復合材料和光熱裝置，用于高性能太陽能熱界面蒸發。
納秒激光可以非常方便地在生物質單片多孔碳表面制備石墨烯層，形成堅固的多孔石墨烯-多孔碳復合材料。借助激光，表面石墨烯具有特殊的微觀陣列結構，有助于增強對廣譜太陽光的吸收。它可以將光吸收能力提高4%，同時顯著改善光熱界面蒸發。在標準陽光照射（1kWm -2）下，蒸發率可達1.736kg m-2h-1，能量轉換效率高達98.7%。這種性能約是自然水蒸發的3.5 倍（約0.5 kgm-2h-1）。借助激光，不僅可以從廣泛使用的生物質碳中直接、輕松地制備大面積多孔石墨烯，而且成本低廉，更重要的是，還可以同時形成碳基超表面。它代表了石墨烯制造和太陽能熱界面蒸發的一大步。
圖1、a) 激光輔助制備LMPC的方案和光捕獲增強的可能原理。
b) 使用LMPC的海水太陽能熱蒸發示意圖。
c) 自浮式 LMPC 裝置的結構。
d) “SIOM”圖案可以通過激光直寫MPC表面形成。
e) LMPC 樣品的照片。
圖2、微觀結構
圖3、a) X 射線 ptychography 成像裝置示意圖。通過逐層X射線掃描，可以觀察到微米級通道的分布，再通過3D重建，可以完整觀察到材料內部通道分布和孔隙方向的細節。b) X 射線 ptychography 成像顯示的大塊 MPC 中的多孔結構和通道。圖中可見大量微米級孔隙（淺色區域），為液態水的傳導和蒸汽逸出提供多種通道，促進界面蒸發。
圖4、a) MPC 和 LMPC 的 X 射線光電子能譜 (XPS) 測量光譜。b) LMPC的C1s的高分辨率 XPS光譜。c) MPC 和 LMPC 的拉曼光譜。d) MPC 和 LMPC 的 FTIR 光譜。
圖5、a) MPC 和 LMPC 的太陽能吸收范圍為 300 到 2500 nm。b) MPC和LMPC器件在不同太陽能照射下隨時間的平均表面溫度曲線。c) MPC 和 LMPC 設備的紅外照片。d) LMPC 的潤濕性。e) LMPC 太陽能熱蒸發裝置模型的 3D 截面圖。f) 用 COMSOL 模擬的溫度分布顯示了 LMPC 表面的集中熱量，實現了局部熱管理。
圖6、光熱界面蒸發性能。
文獻：
https://doi.org/10.1002/admt.202101052
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