
安全、清潔的飲用水對任何人來說都是非常重要的。地球上的大部分水都來源于我們的海洋,而使這種水適于飲用的脫鹽技術的成本非常昂貴。地球上其余的大部分水是湖泊和河流中的地表水,但是在缺乏這種干凈的地表水的國家,如何從其他來源提取水仍然是一個挑戰。
如果沒有這些水源,地下水也是一個很好的選擇,但不幸的是,人類活動污染了大量的地下水,因此開發地下水凈化技術和尋找適合人類的使用方法變得非常重要。
美國馬里蘭大學的Liangbing Hu教授和他的同事在《高級可持續發展系統》雜志上發表的一篇文章,其中提到用碳納米管( CNTs )通過在陽光下蒸發水分從而有效采取樹樁根部的地下水。
這種方法和機制非常溫和。碳納米管是已知的最暗的材料之一,它們能夠吸收所有的光并將這種能量有效地轉換成熱,眾所周知,木材是非常差的導熱體。所以在裸露的樹樁上簡單地涂上一層碳納米管,當暴露在太陽光下時,由樹樁上的碳納米管產生的熱保持在碳納米管與樹的界面處。因此,當地下水被樹樁根部自然吸收并通過樹樁時,在熱CNT表面加熱從而使這些水能夠蒸發。
研究表明,涂覆碳納米管的樹樁的效率是顯著的。僅在一個太陽的熱強度下,地下水的蒸發速率為每小時每平方米1公斤,熱效率接近70 %。然而,通過將這種強度增加到相當于10個太陽的強度,蒸發速率增加到每小時每平方米12公斤,熱效率超過86 %。這種太陽強度的增加可以通過簡單地將Frensel透鏡定位在樹樁附近來實現。換句話說,不需要額外的能量來增加蒸發速率;只是一個晴朗的日子和一個大放大鏡!
這項工作是偉大的想法與簡單的解決方案融合在一起的美妙的科學時刻。通過用廉價而簡單地碳納米管涂覆在樹樁上,曾經不可飲用的地區的地下水可能會變得容易獲得,并首次被當地社區飲用。