太阳能蒸汽再生是公认的淡化海水和缓解全球淡水资源短缺的有效方法。然而，目前报道的材料力学性能差、蒸发率低、使用寿命短等问题不能满足实际应用的要求。在此，研究者通过物理交联作为主链的静电纺丝PI纤维和作为光热组分的碳纳米管，开发了一种孔隙率高达97.8%的复合气凝胶。这种复合气凝胶在20s内达到最高温度，在1kW/m2太阳辐照下表现出稳定的蒸发速率，为2.08kg/m2/h。在模拟海水蒸馏实验中，该材料对不同浓度NaCl溶液的去除效率达到99%。由聚酰亚胺主链组成的气凝胶具有优异的抗紫外线性能，在365nm紫外光下以40mW/cm2连续辐照1小时后，其形态和蒸发速率变化不大。总体而言，该研究为开发具有高孔隙率和耐久性的高性能太阳能蒸发器提供了可靠的解决方案。
图1.太阳能蒸汽复合气凝胶制备示意图。
图2.（a）电纺PI纤维、（b）均质化的电纺PI纤维以及（c）通过酰亚胺化工艺焊接的PI纤维的SEM图像。（d）CNT/PIfAs的压缩和回弹性能。（e）附着在纤维上的CNTs的SEM图像。
图3.（a）CNTs、热亚胺化前后的CNT/PIfAs以及经KOH处理的CNT/PIfAs的吸附性能以及后两种材料的润湿性。（b）CNT/PIfAs-0、2.5、5、7.5和10经1kW/m2太阳辐照60秒的温度曲线。（c）CNT/PIfAs-0、2.5、5、7.5和10经1kW/m2太阳辐照1800秒的温度曲线。（d）CNT/PIfAs-7.5在250nm至2500nm波长范围内的UV-Vis-NIR透射和反射光谱。（e）CNT/PIfAs-0、2.5、5、7.5和10在1kW/m2太阳辐照下的数字和红外热图像。
图4.（a）CNT/PIfAs-0、2.5、5、7.5和10在黑暗中的质量变化。（b）CNT/PIfAs-0、2.5、5、7.5和10在黑暗中的蒸发速率。（c）经1kW/m2太阳辐照30分钟内直接水蒸发实验和太阳能蒸汽发电实验的红外热图像。（d）蒸发实验示意图。
图5.（a）CNT/PIfAs-h1、h2、h3、h4和h5的质量变化。（b）CNT/PIfAs-h1、h2、h3、h4和h5的蒸发速率。（c）不同光强下CNT/PIfAs-h4的蒸发速率。（d）使用3.5wt%NaCl进行太阳能蒸汽发电实验的数码照片。（e）3.5wt%NaCl经1kW/m2太阳辐照50h的蒸发率变化。（f）抽取模拟海水4次循环操作后CNT/PIfAs的蒸发率。（g）使用3.5wt%NaCl进行太阳能蒸汽发电实验的示意图。
图6.（a）配备冷凝室的太阳能蒸汽发电实验照片。（b）淡化前后三种海水样品的盐度测量值（Na+的重量百分比）。（c）脱盐前后3.5wt%NaCl的盐度测量值（Ca2+、Na+、Mg2+和K+的重量百分比）。（d）在配备冷凝室的情况下，经1kW/m2太阳辐照50h的抗紫外线实验示意图。（e）未经处理和经紫外线照射60分钟的CNT/PIfAs的吸附性能。（f）经紫外线照射60分钟的材料表面的形态变化数码照片。（g）经紫外线照射60分钟后气凝胶蒸发速率的变化。
