Biomimetic Design of Photothermal/Electrothermal Fabric Composed of Carbon‐Core/Nanorod‐Array‐Shell Fibers for Efficient All‐Weather Seawater Evaporation

材料科学 光热治疗 纳米棒 海水 芯(光纤) 壳体(结构) 蒸发 纳米技术 复合材料 碳纤维 化学工程 气象学 海洋学 复合数 物理 工程类 地质学
作者
Xiaolong Li,Yonghang Chen,Bo Zhu,Mohsen Salimi,Lisha Zhang,Majid Amidpour,Meifang Zhu,Zhigang Chen
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:35 (25) 被引量:25
标识
DOI:10.1002/adfm.202423472
摘要

Abstract Sunlight/electricity‐driven thermal evaporation has been demonstrated as a promising strategy to obtain distilled water from seawater, but their practical applications are still limited by unsatisfactory photoabsorption and serious water‐electrolysis during photothermal/electrothermal evaporation. Inspired by Paradisaeidae's feather and electric kettle, the biomimetic design of photothermal/electrothermal fabrics for realizing all‐weather evaporation is reported. The fabrics are composed of fiber bundles with carbon fiber (CF) as the core and polypyrrole‐decorated TiO 2 nanorod‐array as a shell. Such CF/TiO 2 /PPy fabric exhibits broad‐spectral (280–2500 nm) photoabsorption with an efficiency of 95.5% due to the light‐trapping effect, and it shows an evaporation rate (2.2 kg m −2 h −1 ) under 1 sun. Additionally, CF/TiO 2 /PPy fabric demonstrates good electrothermal performance with suppressed water‐electrolysis owing to the conductivity of CF and shielding effect of the nanorod‐array‐shell, resulting in high evaporation rate of 7.9 kg m −2 h −1 under 3 V. Importantly, by the combined effects of 1 sun and 3 V, CF/TiO 2 /PPy fabric achieves an exciting evaporation rate of 9.1 kg m −2 h −1 , even without solid‐salt accumulation in the long‐term evaporation process (10 h), benefiting from efficient photo/electrothermal conversion and sufficient water‐supplementation from thermosiphon effect. Thus, the present biomimetic design of photothermal/electrothermal fabric supplies a new path to realize efficient all‐weather seawater evaporation.
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