??萬(wàn)物生長(zhǎng)靠太陽(yáng)，如何才能高效利用太陽(yáng)能一直是科學(xué)界關(guān)注熱點(diǎn)。近日，材料科學(xué)與工程學(xué)院的王賢保教授團(tuán)隊(duì)利用碳基材料，開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能水蒸汽技術(shù)，可快速將冷水變成蒸汽，將太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)換效率提高到九成，在海水淡化等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。不久前，英國(guó)著名化學(xué)新聞雜志《化學(xué)世界》對(duì)此項(xiàng)研究進(jìn)行了專訪報(bào)道。

巧用石墨讓冷水直接變水蒸汽

“普通的太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)換采用的是太陽(yáng)能集熱管的方式，像太陽(yáng)能熱水器的利用效能只有20%。”王賢保發(fā)現(xiàn)，石墨烯氣溶膠在陽(yáng)光下，可以將水汽化成水蒸汽，而且本體水的溫度遠(yuǎn)低于其沸點(diǎn)。“現(xiàn)有的太陽(yáng)能海水淡化技術(shù)，要蒸發(fā)海水收集蒸汽，太陽(yáng)能利用效率低；反滲透膜分離淡化法耗能低，但海水預(yù)處理要求高，工程造價(jià)和運(yùn)行成本高。我們的石墨烯氣溶膠要簡(jiǎn)單高效得多。”

“不需要把水燒至沸騰，也能產(chǎn)生水蒸氣，原料只是普通的石墨粉。”王賢保表示，科學(xué)家們一直在想辦法利用太陽(yáng)能，石墨烯等碳基材料正是近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。

反復(fù)試驗(yàn)后，王賢保團(tuán)隊(duì)將石墨烯氣溶膠制備成一張神奇的“薄膜”，不僅可以隨波漂浮在水面上，在模擬太陽(yáng)光條件下，水蒸發(fā)速率可以提高13倍，“薄膜”附近水體溫度最高也只有45°C。“這種漂浮的石墨烯光熱轉(zhuǎn)換效率高達(dá)94%，而傳統(tǒng)商業(yè)光伏電池的能量轉(zhuǎn)換效率僅為10-20%。”

這項(xiàng)技術(shù)受到了多方關(guān)注，日本國(guó)立材料研究所光電子納米工程學(xué)研究員評(píng)論稱，王賢保教授團(tuán)隊(duì)用一個(gè)簡(jiǎn)單的方法構(gòu)筑出高效的太陽(yáng)能吸收材料，并且可以實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。

高貢獻(xiàn)度背后是不斷試錯(cuò)

在我校，王賢保是ESI貢獻(xiàn)度最高的教授之一，發(fā)表在國(guó)際期刊上的論文被SCI引用1800余次，他引1500余次。

與材料打了20多年交道，王賢保覺(jué)得越做越有意思。“挑選出最適合的材料，是個(gè)不斷試錯(cuò)的過(guò)程，考驗(yàn)著科研人員的智慧與毅力。”在他看來(lái)，只有顛覆性技術(shù)才能不被“卡脖子”。

比如在太陽(yáng)能蒸汽技術(shù)上，王賢保團(tuán)隊(duì)一開(kāi)始是把貴金屬納米顆粒分散在水體中，但是效果不理想、成本也高；后來(lái)課題組做了氧化石墨烯與貴金屬結(jié)合的納米流體，但是回收困難也容易造成二次污染；多方試驗(yàn)后，確定了三維材料石墨烯氣溶膠；最后，他們創(chuàng)新制備出漂浮式“薄膜”。

研究生劉行航難忘炎熱的夏季，王賢保帶著學(xué)生們?cè)诮虒W(xué)樓頂制備了一個(gè)微型設(shè)備觀測(cè)。鋪著瀝青的樓頂溫度飆升，他們卻雷打不動(dòng)地記錄了兩個(gè)月，考察技術(shù)的實(shí)際效果。“很辛苦，王老師白天有繁重的行政工作，只能晚上給學(xué)生上課，周末召集課題組開(kāi)會(huì)，他總能啟發(fā)我們不斷改進(jìn)。”

如今，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)申請(qǐng)了10項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利，其中5項(xiàng)獲得授權(quán)，獲得多項(xiàng)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的先進(jìn)太陽(yáng)能蒸汽技術(shù)。“現(xiàn)在還在開(kāi)發(fā)新型光熱材料，對(duì)技術(shù)和設(shè)備不斷進(jìn)行完善，將來(lái)可以用到太陽(yáng)能光熱發(fā)電、海水淡化、污水處理、醫(yī)療消毒等領(lǐng)域。”王賢保對(duì)前景充滿信心。