水凝膠作為太陽能蒸發(fā)器，通常需要從水凝膠內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)和多孔結(jié)構(gòu)到外部的表面形貌進(jìn)行巧妙的結(jié)構(gòu)設(shè)計，以保證充足的供水和高效的光熱轉(zhuǎn)化。冰模板法是構(gòu)建水凝膠內(nèi)部各向異性多孔道結(jié)構(gòu)的常用方法，但卻難以兼顧蒸發(fā)表面的精確構(gòu)筑。
揚(yáng)州大學(xué)吳德峰教授團(tuán)隊基于殼聚糖水凝膠，提出了一種同時構(gòu)筑蒸發(fā)表面結(jié)構(gòu)和內(nèi)部定向孔道的策略。生物質(zhì)來源、可降解的殼聚糖作為水凝膠的基體材料，單寧酸修飾的碳納米管同時作為光熱單元和結(jié)構(gòu)單元，通過設(shè)計一個非均質(zhì)的冷凍表面，利用不同方向上溫度梯度誘導(dǎo)冰晶成核生長，促進(jìn)水平方向上優(yōu)先形成輻射管道狀的淺坑陣列，隨即再誘導(dǎo)垂直方向上的冰晶繼續(xù)生長。所得冷凍樣品再浸泡于植酸溶液，融化的過程中殼聚糖分子與植酸分子發(fā)生物理交聯(lián)，穩(wěn)定性進(jìn)一步提高。由此制備的殼聚糖水凝膠同時具備了可調(diào)控的蒸發(fā)表面以及定向多尺寸孔道結(jié)構(gòu)。
論文發(fā)表于Journal of Materials Chemistry A，揚(yáng)州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院的博士研究生王元堃為第一作者，吳德峰教授為通訊作者。
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