纺织技术革新：核鞘纱线破解太阳能海水淡化“盐堵”难题

全球淡水危机日益严峻，而传统海水淡化技术因高能耗、盐堵塞等问题难以普及。武汉纺织大学徐卫林院士团队在《工程》期刊发表突破性成果：通过核鞘结构纱线（CSY）设计，成功制备出高效太阳能界面蒸发织物，蒸发速率达2.12 kg·m⁻²·h⁻¹，能量转换效率高达93.7%，并在5%高盐度溶液中长期稳定运行。这项技术首次将纺织工艺与光热材料结合，为低成本、规模化海水淡化开辟新路径。

核鞘纱线：纺织工艺打造“智能水桥”

传统太阳能蒸发器依赖多孔材料供水，但盐分易在蒸发界面结晶堵塞孔隙，导致效率骤降。研究团队创新设计核鞘结构纱线——以超亲水模态纤维（Modal）为核，光热碳纤维为鞘（图1）。Modal纤维通过毛细作用快速输水，而碳纤维层吸收92%的太阳光并转化为热能，形成局部高温蒸汽区。通过调节Modal纤维的根数（0/8/16束），可精准控制水流量：实验显示，8束Modal的核鞘纱线（8-WCSY-F）蒸发速率最高，较无Modal纱线提升32%（图4f）。这种“按需供水”机制既避免水分过多导致热损耗，又防止盐分堆积，破解了蒸发器“盐堵”死结。

92%光热转换：碳纤维织就“太阳能捕手”

碳纤维鞘层通过独特编织结构形成多重反射通道，将太阳光吸收率提升至92%，远超传统碳纤维布（58%）。在1太阳光照（1 kW/m²）下，织物表面温度迅速升至61.4°C（图3h），蒸汽生成速率达2.12 kg·m⁻²·h⁻¹，相当于每小时从1平方米织物提取2升淡水。户外测试中，大面积织物（图6a）日均产水7.5 L/m²，且连续运行7天无盐结晶（图6e），满足WHO饮用水标准（Na⁺≤0.64 mg/L）。

可扩展制造：纺织机量产“淡水工厂”

该技术最大亮点在于完全兼容传统纺织工艺。团队采用工业级花式捻线机（图2b）和二维编织机（图2d），实现核鞘纱线的大规模生产。纱线经水洗去除聚乙烯醇包覆层后，碳纤维直接暴露形成光热表面（图2g）。这种“纺织即生产”的模式，使得设备成本较纳米材料蒸发器降低80%，且可通过调整织机参数快速适配不同产能需求。目前，团队已建成中试生产线，单台织机日产织物可达500平方米，可满足万人日用水需求。

应用前景：从沙漠到海岛的“织造水站”

在青海盐湖的实地测试中，10平方米织物日处理高盐卤水（盐度15%）达75公斤，淡水回收率超95%。该技术还可整合于农业大棚（利用余热灌溉）或海上浮动平台（图6c），为干旱地区和岛屿提供可持续淡水方案。据估算，规模化应用后淡水成本可降至0.5元/吨，较反渗透法降低70%。

结语
将纺织技艺与新能源材料融合，中国科学家不仅织出了“光热布”，更编织出解决全球水危机的希望之网。这项“织造水站”技术，正以传统工艺的创新蜕变，书写着“向太阳要淡水”的绿色篇章。

来源: Engineering