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  太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)換與利用是緩解全球能源危機(jī)和環(huán)境問(wèn)題的重要戰(zhàn)略之一。作為一種綠色、低能耗的直接且高效的能量轉(zhuǎn)化策略，太陽(yáng)能-熱轉(zhuǎn)換能夠輕易地將入射的太陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為可觀的熱量以促進(jìn)能源的再利用。然而，當(dāng)傳統(tǒng)的光熱轉(zhuǎn)換材料暴露在水環(huán)境下，由于水的高比熱容導(dǎo)致材料光熱轉(zhuǎn)換效率降低，難以維持性能的穩(wěn)定。為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，將超疏水功能結(jié)構(gòu)引入光熱材料體系有望實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)定的熱供應(yīng)以及在各種水環(huán)境下創(chuàng)造新的功能應(yīng)用。

  超疏水光熱材料(SSTMs)具有協(xié)同拒水性和光熱轉(zhuǎn)換的特性，在抗冰除冰、海水淡化、原油收集、光驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器、熱量管理以及生物醫(yī)用領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。SSTMs的典型優(yōu)點(diǎn)是即使在水的環(huán)境下仍能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的光熱轉(zhuǎn)換和持續(xù)的熱能供應(yīng)，從而提高能源利用效率。盡管一系列超疏水光熱材料被研究和報(bào)導(dǎo)，但其工作機(jī)制、制備策略及前沿應(yīng)用尚未進(jìn)行系統(tǒng)的總結(jié)和探討。

  近年來(lái)，中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所海洋關(guān)鍵材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室智能高分子材料團(tuán)隊(duì)陳濤研究員和肖鵬研究員一直致力超疏水太陽(yáng)能-熱轉(zhuǎn)換材料及其在海水淡化、能量管理及智能驅(qū)動(dòng)等方面的應(yīng)用研究。近日，該團(tuán)隊(duì)受邀在Advanced Materials 上發(fā)表了題為“Superhydrophobic Solar-to-Thermal Materials Toward Cutting-Edge Applications”的綜述（Adv. Mater., 2024, DOI: 10.1002/adma.202311453）。該綜述系統(tǒng)總結(jié)了近年來(lái)超疏水光熱材料的研究進(jìn)展 (圖1-2)。

圖1：具有多級(jí)微納結(jié)構(gòu)的超疏水光熱材料

 圖2：超疏水光熱材料的構(gòu)筑策略及前沿應(yīng)用

圖3：光熱轉(zhuǎn)換材料的性能與機(jī)制

 圖4：固體表面潤(rùn)濕性原理

圖5：激光刻蝕法制備SSTMs

 圖6：噴涂法制備SSTMs

 圖7：化學(xué)沉積法制備SSTMs，包括化學(xué)氣相沉積、電沉積及液相沉積

 圖8：浸涂法制備SSTMs

 圖9：層層自組裝制備SSTMs

 圖10：超疏水光熱表面抗冰/除冰機(jī)制

 圖11：SSTMs在抗冰/除冰領(lǐng)域的應(yīng)用

 圖12：SSTMs在海水淡化領(lǐng)域的應(yīng)用

 圖13：SSTMs在原油收集領(lǐng)域的應(yīng)用

 圖14：SSTMs在光驅(qū)動(dòng)器領(lǐng)域的應(yīng)用

 圖15：SSTMs在可穿戴熱管理領(lǐng)域的應(yīng)用

 圖16：SSTMs在農(nóng)業(yè)熱管理領(lǐng)域的應(yīng)用

 圖17：SSTMs在抗菌、多功能設(shè)備領(lǐng)域的應(yīng)用

  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202311453

  課題組鏈接：https://smartpolymers.nimte.ac.cn