微通道/宏通道构型对垂直/径向复合水凝胶太阳能蒸发器蒸发性能的影响：实验与模拟的协同解析

来自国内的研究人员通过调控碱处理聚丙烯腈/MXene@海藻酸钠(PMS)水凝胶蒸发器的垂直通道尺寸，探究了微/宏尺度通道结构对水传输与热限制的协同机制。研究发现：垂直微通道增强了对流输水(5.01 kg m?2 h?1)，宏观化后蒸发率提升至8.60 kg m?2 h?1，为高性能蒸发器设计提供了新范式。

　　

科研团队创新设计了具有可调垂直通道的复合水凝胶蒸发器，巧妙融合了垂直微通道的"水力高速公路"与径向结构的"热力屏障"特性。通过精确调控聚丙烯腈/MXene@海藻酸钠(PMS)材料中的通道尺寸，揭示了微米级垂直通道如同"毛细血管网"般显著提升对流输水效率，而环绕的径向结构则像"保温层"有效抑制热散失。在标准太阳光照射下，这种"双通道协同"设计使蒸发速率突破5.01 kg m^?2 h^?1，能量效率高达165.13%。更令人振奋的是，当把通道升级至宏观尺度时，蒸发性能飙升至8.60 kg m^?2 h^?1，这归功于宏观通道产生的"虹吸效应"大幅减少了蒸发死区。数值模拟证实，最佳性能源自水传输与热耗散的动态平衡，为下一代高效太阳能水处理系统提供了"结构-性能"优化蓝图。