隨著氣候變化、不斷增長的世界人口和日益嚴重的水污染問題，水危機已經(jīng)成為當今世界最嚴峻的挑戰(zhàn)，人類迫切需要一種可持續(xù)的、經(jīng)濟的方案，以在全球范圍內提供安全飲用水。海水是世界上最豐富的資源之一，將其脫鹽轉化為可飲用水是解決人類水危機的重要途徑。現(xiàn)階段主要的海水脫鹽技術可分為熱脫鹽和反滲透膜分離，但這兩種方法都需要集中的、技術密集的水處理工廠，其高能耗、高成本的問題大大限制了它們的廣泛應用。相比之下，最近太陽能驅動水蒸餾技術備受關注，被認為有望取代傳統(tǒng)的海水淡化技術，即通過分散式的水凈化讓更多人獲得安全的可飲用水。然而，太陽能水蒸發(fā)系統(tǒng)同樣面臨著挑戰(zhàn)：雖然新材料提高了水蒸發(fā)的效率，但同時也提高了制造成本，并有可能導致二次污染問題。
為了應對這一挑戰(zhàn)，蘇黎世聯(lián)邦理工學院Raffaele Mezzenga及合作者報道了一種以乳清淀粉樣原纖維（WAF）為主要成分的雙層可生物降解，用于太陽能水蒸發(fā)器。WAF以乳制品行業(yè)的副產(chǎn)品乳清作為原材料，并可以使用可生物降解的聚合物作為凝膠劑，因此具有高度的可持續(xù)性和環(huán)保性。
在本研究中，作者首先通過自組裝的方法，以乳清蛋白為原料制備了WAF，再使用聚乙烯醇）誘導WAF凝膠化，并使用聚多巴胺（PDA）使凝膠變黑，最后通過冷凍干燥的方法制備出雙層氣凝膠。之后，作者對氣凝膠進行了SEM、FTIR和機械性能表征，并通過UV-Vis/近紅外光譜儀研究了氣凝膠的光吸收效率。
接下來，作者評估了WAF氣凝膠的界面蒸發(fā)性能。在一個標準太陽光強下，氣凝膠組的水蒸發(fā)率達到了1.61 kg·m-2·h-1，在兩個標準太陽光強下蒸發(fā)率增加到3.32 kg·m-2·h-1。作者指出，水蒸發(fā)率的提高歸因于淀粉樣蛋白混合氣凝膠出色的熱限制能力、良好的結構以及及時的水對流，同時進入氣凝膠的部分水分子與內部通道中豐富的羥基能夠相互作用以提高潤濕能力，從而使氣凝膠網(wǎng)絡中水蒸發(fā)所需能量減少。連續(xù)3天的循環(huán)實驗顯示，蒸發(fā)速率基本保持恒定，表明該氣凝膠具有良好的穩(wěn)定性和耐久性。
最后，作者使用WAF氣凝膠對來自不同湖泊、海洋的水樣品進行了淡化實驗。結果表明，無論鹽度和其他例子濃度如何變化，該蒸發(fā)器產(chǎn)出的水源均能達到飲用水標準。此外，冷凝蒸汽中重金屬、有機（染料）分子和大腸桿菌的濃度都比水中下降了5~6個數(shù)量級，表明該凈水系統(tǒng)對污染水源同樣適用。
