如果把阳光比作跃动的金币ღ◈ღ，光热水电联产技术便是一场有趣的“炼金游戏”ღ◈ღ，而赢得游戏的关键是如何发掘出高效光热转换材料ღ◈ღ。

　　武汉工程大学副教授马良团队为这场“炼金游戏”提供了新的“玩法”ღ◈ღ。这位“90后”导师带领的“90后”研究生团队ღ◈ღ，围绕等离激元与拓扑表面态的相互作用ღ◈ღ，构建了具有宽光谱吸收的光热材料ღ◈ღ，并设计出一种高效光热水电联产装置ღ◈ღ，显著提高了水蒸发和光热电转换效率ღ◈ღ。相关研究近日在线发表于《科学进展》ღ◈ღ。

　　光热水蒸发是解决水资源短缺问题的一项绿色可持续技术ღ◈ღ。然而ღ◈ღ，在自然蒸发条件下ღ◈ღ，水对太阳光的吸收极小ღ◈ღ，太阳光利用效率低下ღ◈ღ，蒸发速率受限ღ◈ღ。

　　光热转换材料被应用于太阳能水蒸发中以提高效率ღ◈ღ。等离激元材料在光热转换应用中展现了巨大潜力ღ◈ღ。因此九博国际appღ◈ღ，探索一种具有宽光谱吸收的等离激元材料是高效产生水蒸气的关键ღ◈ღ。

　　论文第一作者ღ◈ღ、武汉工程大学硕士研究生刘洋介绍ღ◈ღ，这项研究的核心突破在于将拓扑绝缘体-等离激元异质材料编织成一张“光热陷阱网”ღ◈ღ。

　　拓扑绝缘体因独特的拓扑表面态宇宙能源开发ღ◈ღ，能够实现光能的高效捕获和表面电子的低损耗传输ღ◈ღ，而等离激元材料则通过等离激元共振效应ღ◈ღ，实现对特定频率的光的高效吸收ღ◈ღ。二者协同作用博九电竞ღ◈ღ，能够显著提高材料对太阳光的吸收效率ღ◈ღ。

　　团队设计出拓扑绝缘体-等离激元异质材料ღ◈ღ，并将材料附着在水凝胶网络中ღ◈ღ，以魔法般的效率将海水蒸腾为清流ღ◈ღ。

　　刘洋介绍ღ◈ღ，团队设计的基于拓扑绝缘体-等离激元异质结的水蒸发装置丰禾官网ღ◈ღ，利用液压原理可以实现自动进水和出水ღ◈ღ；同时引入了聚光镜丰禾官网九博国际appღ◈ღ，能够显著提高光热水蒸发效率ღ◈ღ。

　　据介绍9博体育官网ღ◈ღ。ღ◈ღ，该装置对工业废水中的重金属离子去除效果显著ღ◈ღ，处理后的水质远高于欧盟ღ◈ღ、世界卫生组织的饮用水标准ღ◈ღ。对于海水淡化ღ◈ღ，这一技术同样表现出色ღ◈ღ。通过光热蒸发ღ◈ღ，海水中的钠丰禾官网ღ◈ღ、钾ღ◈ღ、钙ღ◈ღ、镁等离子浓度大幅降低ღ◈ღ，可直接用于农业灌溉或生活用水ღ◈ღ。

　　更巧妙的是ღ◈ღ，团队将蒸发装置的余热与温差发电模块结合ღ◈ღ，实现“水电联产”每小时可收集5.94 kg/m2的洁净水ღ◈ღ，同时可实现3.259 W/m2的功率输出ღ◈ღ，“一热两用”九博国际appღ◈ღ。

　　“光热材料就像一把万能钥匙ღ◈ღ。”刘洋解释说ღ◈ღ，“未来ღ◈ღ，它有望通过热效应靶向杀死癌细胞九博国际appღ◈ღ，应用于癌症治疗ღ◈ღ，也有望用于光催化产氢ღ◈ღ，推动清洁能源发展ღ◈ღ。”

　　然而ღ◈ღ，目前技术产业化仍面临两大挑战ღ◈ღ。“材料长期稳定性和成本控制是关键ღ◈ღ。”刘洋坦言ღ◈ღ，“如果材料长期使用后性能衰减ღ◈ღ、材料或装置价格过高ღ◈ღ，技术就难以推广ღ◈ღ。”

　　为此丰禾官网ღ◈ღ，该团队下一步将聚焦新的光热物理机制ღ◈ღ，开发高性价比复合材料ღ◈ღ，并探索此类材料在光热驱动清洁能源转换中的应用ღ◈ღ。

　　2023年初春ღ◈ღ，刘洋在研究初期的一次扫描电子显微镜观测中ღ◈ღ，意外捕捉到一条长达6微米的“硒线”ღ◈ღ。在诸多材料中ღ◈ღ，这个本应被视作“杂质”的异常结构ღ◈ღ，却成了研究的重要转折ღ◈ღ。

　　“当时我们以为实验失败了丰禾官网ღ◈ღ，但导师的一句杂质可能有更好的用途点醒了我们ღ◈ღ。”刘洋回忆说ღ◈ღ。他通过离心技术分离出这条“硒线”ღ◈ღ，发现其与拓扑绝缘体结合后ღ◈ღ，展现出独特的光谱响应和光热特性ღ◈ღ。

　　然而ღ◈ღ，材料合成初期ღ◈ღ，因硒元素残留问题研究一度陷入僵局ღ◈ღ。最终ღ◈ღ，在马良的指导下ღ◈ღ，刘洋从文献中借鉴“熔点差异”ღ◈ღ，通过高温处理成功去除杂质九博国际appღ◈ღ，制备出高纯度复合光热材料ღ◈ღ。

　　马良的细致指导贯穿每个细节ღ◈ღ。在论文撰写阶段ღ◈ღ，刘洋的初稿被马良反复修改了大半年ღ◈ღ。刘洋告诉《中国科学报》ღ◈ღ：“去年12月ღ◈ღ，马老师参加学术会议时ღ◈ღ，随身带着我的论文打印稿ღ◈ღ，利用会议间隙做批注ღ◈ღ。”

　　这项研究的背后ღ◈ღ，是一个由“90后”导师领衔的年轻团队ღ◈ღ。马良不仅是课题带头人ღ◈ღ，还是团队建设的“游戏策划师”ღ◈ღ。业余时间ღ◈ღ，他常组织学生一起打羽毛球ღ◈ღ，爬山ღ◈ღ，玩剧本杀ღ◈ღ、狼人杀ღ◈ღ，用“游戏积分”给学生兑换奖励ღ◈ღ。