水覆蓋了全球大部分地區(qū)，但許多地區(qū)仍然缺乏干凈的飲用水。如果科學(xué)家能夠有效和可持續(xù)地將海水變成清潔水，那么可能會避免迫在眉睫的全球水危機。現(xiàn)在，受日本紙張折疊藝術(shù)折紙的啟發(fā)，研究人員設(shè)計了一種太陽能蒸汽發(fā)生器，可以實現(xiàn)100%的清潔水生產(chǎn)效率。他們在ACSAppliedMaterials&Interfaces報告了他們的結(jié)果。

太陽能蒸汽發(fā)生器通過將來自太陽的能量轉(zhuǎn)換成熱量來產(chǎn)生清潔的水，熱量蒸發(fā)海水，留下鹽和其他雜質(zhì)。然后，收集蒸汽并冷凝成清水。現(xiàn)有的太陽能蒸汽發(fā)生器包含扁平的光熱材料，其從吸收的光產(chǎn)生熱量。雖然這些裝置相當(dāng)有效，但它們?nèi)匀粫虿牧仙l(fā)到空氣中而失去能量。PengWang及其同事想知道他們是否可以通過設(shè)計三維光熱材料來提高能源效率。它們的結(jié)構(gòu)基于折紙的Miura折疊，其由在3D結(jié)構(gòu)內(nèi)形成“山脈”和“山谷”的互鎖平行四邊形組成。

研究人員通過將光吸收納米碳復(fù)合材料沉積到纖維素膜上制作了太陽能蒸汽發(fā)生器，纖維素膜上有Miura折疊圖案。他們發(fā)現(xiàn)他們的3D設(shè)備的蒸發(fā)速率比平面2D設(shè)備高50%。此外，3D結(jié)構(gòu)的效率接近100%，而2D材料的效率為71%。研究人員表示，與平面相比，折紙“山谷”可以更好地捕捉陽光，從而減少反射損失。此外，熱量可以從山谷流向較冷的“山脈”，沿途蒸發(fā)水而不是流失到空氣中。