本發(fā)明屬于太陽能驅(qū)動水蒸發(fā)領(lǐng)域，具體涉及一種激光雕刻木基光熱蒸發(fā)器的制備方法。

背景技術(shù)：

1、海水淡化是解決全球水危機(jī)的重要途徑，其必要性是應(yīng)對日益嚴(yán)重的水資源短缺問題。世界上許多地方都面臨著淡水資源短缺的問題，通過技術(shù)和方法的創(chuàng)新，如太陽能界面水蒸發(fā)技術(shù)，為這一問題提供了有效的解決方案。太陽能驅(qū)動界面水蒸發(fā)技術(shù)具有清潔、高效、光熱轉(zhuǎn)換效率高的優(yōu)點(diǎn)，可提高淡水生產(chǎn)效率，增加淡水供應(yīng)。太陽能蒸發(fā)裝置的靈感來自植物的蒸騰作用。在植物中，水通過根吸收，然后通過莖和葉運(yùn)輸，最后通過氣孔蒸發(fā)到大氣中。這個過程使用太陽能，讓植物從土壤中汲取水分并調(diào)節(jié)其內(nèi)部含水量。類似地，太陽能蒸發(fā)裝置利用太陽能加熱水并使其蒸發(fā)，從而將水從液體轉(zhuǎn)化為氣體。

2、在光熱蒸發(fā)過程中，光熱材料表面的鹽濃度增加，產(chǎn)生結(jié)晶。一方面，鹽在蒸發(fā)界面積聚時，覆蓋了吸收光的材料，阻礙了太陽能的吸收。這種鹽層會反射或散射部分太陽光，降低蒸發(fā)器的光熱轉(zhuǎn)換效率，進(jìn)而降低水的蒸發(fā)速率。另一方面，蒸發(fā)界面處的鹽結(jié)晶會堵塞材料的孔隙結(jié)構(gòu)，阻止水分通過毛細(xì)作用輸送到蒸發(fā)表面，使蒸發(fā)速度減慢甚至停止。因此，控制蒸發(fā)界面水鹽的形成，防止熱損失和提高太陽能蒸發(fā)器效率是關(guān)鍵。

3、此外，目前絕大多數(shù)太陽能蒸發(fā)器由石油基產(chǎn)品或納米材料制成，碳足跡顯著且成本高，嚴(yán)重制約了大規(guī)模應(yīng)用的可行性。因此，尋找更可持續(xù)的材料已成為當(dāng)務(wù)之急。木材具有可再生、孔隙率高、導(dǎo)熱系數(shù)低、密度低、成本低等優(yōu)點(diǎn)，是太陽能界面蒸發(fā)器的理想基材。引入環(huán)保的替代材料，如天然木材，不僅有助于減少碳排放，還能促進(jìn)更可持續(xù)的太陽能蒸汽動力技術(shù)的發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于采用分式蒸發(fā)結(jié)構(gòu)和表面處理，使鹽類在不同層間逐漸富集分離，避免鹽類在主蒸發(fā)界面積聚。木材頂層激光處理不僅可以提高光熱轉(zhuǎn)換能力，還可以改善水分輸送，抑制表面鹽的形成。此外，在光吸收層中加入硬脂酸相變材料，這是提高蒸發(fā)器效率的創(chuàng)新策略。通過相變材料穩(wěn)定的供熱，可以延長蒸發(fā)器的工作時間，特別是在光線不穩(wěn)定的情況下可以提高水蒸發(fā)的整體效率，并在蒸發(fā)器非工作階段(如夜間)釋放熱量，減少熱損失，提高光熱轉(zhuǎn)換效率。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種激光雕刻木基光熱蒸發(fā)器的制備方法，有以下步驟：

4、步驟1)、將木材沿橫截面方向切成3mm厚的木片，并用去離子水沖洗去除雜質(zhì)，再將鐵單寧酸油墨刷涂在木材上表面；

5、將木片置于co2激光雕刻機(jī)上，利用激光雕刻機(jī)將木片表面轉(zhuǎn)化為可吸收太陽光的石墨化碳層。

6、步驟2)、將硬脂酸在水浴中加熱融化，然后在室溫下將cnts(碳納米管)分散到硬脂酸中；

7、將氧化石墨烯分散液在磁力攪拌下倒入上述溶液中繼續(xù)攪拌并轉(zhuǎn)移到寬口容器中，烘干多余的水分得到sa-go-cnts溶液；

8、步驟3)、將sa-go-cnts溶液均勻涂覆在激光雕刻木材頂層，經(jīng)烘箱干燥后，得到裝飾有sa-go-cnts光熱涂層的木質(zhì)光熱蒸發(fā)器。

9、需要說明的是，sa-go-cnts涂層一方面增強(qiáng)了太陽能蒸發(fā)器的吸光能力，另一方面也提高了儲熱能力，使太陽能蒸發(fā)器在失光后可以依靠儲熱繼續(xù)蒸發(fā)。激光雕刻提升木材的吸光性和導(dǎo)熱性，與sa-go-cnts涂層協(xié)同作用，進(jìn)一步優(yōu)化了水蒸發(fā)領(lǐng)域的能量利用效率。

10、優(yōu)選的，步驟1)中所述木材為楊木，木材基材的長為2cm，寬為2cm，高為0.3cm。

11、激光雕刻木材表面形成的石墨化碳層具有良好的光吸收能力，并且是疏水的。

12、優(yōu)選的，步驟2)所述硬脂酸與碳納米管的質(zhì)量比為11：1，氧化石墨烯分散液的濃度為2mg/ml，氧化石墨烯與碳納米管的質(zhì)量比為1：25；所述磁力攪拌的溫度為80℃，攪拌時間為3h；所述烘干溫度為60℃，烘干時間為18h。

13、本發(fā)明的有益效果：

14、本發(fā)明提供了一種激光雕刻木基光熱蒸發(fā)器的制備方法及應(yīng)用，通過頂部設(shè)計(jì)激光處理和涂層增強(qiáng)光熱轉(zhuǎn)換制備的木材蒸發(fā)器具有很強(qiáng)的光熱轉(zhuǎn)換能力，并表現(xiàn)出高效的水凈化能力。粗糙的頂表面具有疏水性，提高了排鹽性能。此外，在光吸收層中集成了相變材料，使得光熱蒸發(fā)器不僅可以更有效地利用太陽能，而且在光照條件較差的情況下保持較高的蒸發(fā)效率，從而提高了整體性能。光熱蒸發(fā)器底層保留了木材多孔、互聯(lián)的微觀結(jié)構(gòu)，便于快速運(yùn)水。該光熱蒸發(fā)器對純水的蒸發(fā)效率為97.5％，對鹽水的蒸發(fā)效率為92.4％。

技術(shù)特征：

1.一種激光雕刻木基光熱蒸發(fā)器的制備方法，有以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光雕刻木基光熱蒸發(fā)器的制備方法，其特征在于，步驟1)中所述木材為楊木，木材基材的長為2cm，寬為2cm，高為0.3cm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光雕刻木基光熱蒸發(fā)器的制備方法，其特征在于，步驟2)所述硬脂酸與碳納米管的質(zhì)量比為11：1，氧化石墨烯分散液的濃度為2mg/ml，氧化石墨烯與碳納米管的質(zhì)量比為1：25。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光雕刻木基光熱蒸發(fā)器的制備方法，其特征在于，步驟2)所述磁力攪拌的溫度為80℃，攪拌時間為3h。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光雕刻木基光熱蒸發(fā)器的制備方法，其特征在于，步驟2)所述烘干溫度為60℃，烘干時間為18h。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明的一種激光雕刻木基光熱蒸發(fā)器的制備方法屬于太陽能驅(qū)動水蒸發(fā)領(lǐng)域，步驟包括木材切片清洗、激光雕刻、配制SA?GO?CNTs溶液、將SA?GO?CNTs溶液涂覆在激光雕刻木材頂層并烘干等。本發(fā)明采用激光處理和添加感光熱涂層的頂層設(shè)計(jì)來制備木材分級多孔蒸發(fā)器，并利用相變儲能技術(shù)減少熱損失，不僅可以更有效地利用太陽能，而且可以在光照條件較差的情況下保持較高的蒸發(fā)效率，從而提高了整體性能，這種易于制備的可延伸制備方法為光熱蒸發(fā)提供了一種有效的解決方案。

技術(shù)研發(fā)人員：林琳,張健,李紫琪,時君友,郭洪武,劉毅
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北華大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2