Aluminum-Based Heterogeneous Surface for Efficient Solar Desalination and Fog Harvesting Processed by a Picosecond Laser

海水淡化 材料科学 超亲水性 雨水收集 蒸发 太阳能 工艺工程 纳米技术 润湿 环境科学 气象学 复合材料 遗传学 生物 物理 工程类 生态学
作者
Zhanming Liang,Qingwei Wang,Dongkai Chu,Muhammad Naqvi,Shuoshuo Qu,Jun Huang,Peng Yao
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:15 (39): 46195-46204 被引量:1
标识
DOI:10.1021/acsami.3c08121
摘要

Solar desalination and fog harvesting are two common ways to obtain fresh water, and both are promising methods to solve the water shortage problem. However, through either the fabrication of interfacial evaporators for solar desalination or the preparation of superwetting surfaces for fog harvesting, current methods suffer from long preparation times, high costs, and low efficiency. Herein, we report an efficient and simple method to process heterogeneous surfaces (HSs) on aluminum (Al) by picosecond laser processing combined with chemical treatment used for fog harvesting and seawater desalination. The as-prepared HS simultaneously consists of regular periodic stripe structures with superhydrophilicity and superhydrophobicity. The spacing of the superhydrophilic and superhydrophobic regions can be adjusted through the processing path. This surface has a 44% improvement in fog harvesting efficiency compared to a pristine Al sheet, which is 0.53 kg·m–2·h–1. Furthermore, it shows a high evaporation rate of 2.35 kg·m–2·h–1 under one sun irradiation with an energy efficiency of 52.39%. Such functional surfaces can be applied to obtain fresh water resources in both coastal regions and arid areas, where water mist is relatively abundant, providing reference and guidance for fresh water collection, and being a promising way to solve the water shortage problem.

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