背景介紹：清潔水源的天津短缺日漸成為全球性的挑戰，迫使人們尋找新型的大學海水淡化技術。利用太陽能驅動的周凱滲透氣化分離技術，由于其低能耗、天津高能量轉換效率及低排放等優勢，大學逐漸成為解決水資源供給的周凱重要途經之一。然而當前受限于熱量傳遞、天津質量傳遞及靜態吸附間的大學復雜關系，此技術仍面臨蒸發速率較低、周凱高鹽度穩定性較差等挑戰，天津難以對光熱驅動滲透氣化膜分離技術有效地水熱管理，大學達到最佳分離效率。周凱
工作內容：在本研究中，天津天津大學周凱歌-武美玲課題組構筑了一種納米至微米級多尺度垂直通道，大學以實現太陽能驅動滲透氣化膜的周凱水熱管理。通過冷凍干燥、離子交聯和氫鍵重構三步法在殼聚糖基薄膜中精確調控通道尺寸，形成1 nm 至5 μm的多級垂直通道。在單日光輻照條件下，高純水產率達到2.37 kg m?2h?1。同時，在10 wt% 高濃度鹽水中，其可在50小時內保持2.34 kg m-2h-1的高純水產率。其高效穩定性及高機械強度，使其成為實現海水淡化資源利用的潛在解決方案。該工作得到自然資源部天津海水淡化與綜合利用研究所楊揚博士及天津大學楊永安教授、趙高峰教授的支持。
圖1. 具有多級垂直通道的滲透氣化分離膜示意圖，以其納米至微米尺度的通道平衡水的動態傳輸、靜態吸附及界面熱量傳遞，從而實現高效太陽能驅動海水淡化技術。
圖2.具有多級垂直結構殼聚糖基光熱驅動滲透氣化膜制備及結構表征。
圖3. 具有多級垂直結構的蒸餾膜中含水量、水傳輸與熱量傳輸的平衡
圖4. 殼聚糖基光熱驅動滲透氣化膜分離性能。
圖5. 殼聚糖基光熱驅動滲透氣化膜的抗鹽性以及穩定性測試
原文鏈接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1383586624008256?dgcid=author
Hierarchically aligned channels in the distillation membrane enable efficient solar powered desalination
導師介紹
周凱歌，天津大學分子+研究院教授，國家級青年人才項目入選者，2012年度英國皇家學會牛頓學者。在英國曼徹斯特大學、比利時天主教荷語魯汶大學及蘭州大學從事多年科學研究工作。專注于亞納米孔道內的物質超快彈道傳輸研究，以可調自組裝層狀有序結構建立了電控納流體器件的構筑策略，以限域傳質原位表征技術揭示選擇性超快輸運的微觀物理化學要素，引導高效選擇性膜分離技術的開發及引用。以第一作者或獨立通訊作者在包括：Nature、Angew. Chem. Int. Ed.、ACS Nano 等期刊上發表論文20篇，多篇論文入選 ESI高被引論文。
武美玲，天津大學分子+研究院英才副教授。博士畢業于中國科學院化學研究所，之后在德國和美國從事博士后工作。研究方向為電化學能源存儲與轉化中的關鍵膜材料開發及離子輸運機制研究，聚焦低溫燃料電池/電解水離子交換膜、二次電池電解質膜、電極/電解質界面電化學、膜電極等。以第一或通訊作者在Nat. Nanotechnol.、Nat. Comm.、Adv. Energy Mater.、Adv. Mater.等期刊發表論文，申請/授權專利共5項、獲2022中國新銳科技人物閃耀潛力獎。主持國家自然科學基金青年基金。擔任eScience青年編委。
