効率的な太陽熱脱塩のための自然に着想を得たモノリシック統合型セルロースエアロゲルベースの蒸発器

太陽光駆動の海水脱塩は、淡水不足の問題に対処するための有望なアプローチである。簡便で拡張性のある作製技術を通じて、優れた耐塩性を備えた堅牢で効率的な太陽熱水蒸発器を構築することは、依然として課題である。本研究では、3つの機能性コンポーネント、すなわち親水性セルロース-PVAエアロゲル（CPA）、疎水性シリル化セルロースエアロゲル（SCA）、および多層カーボンナノチューブ（MCNT）コーティング層（CPA@CNT）を精密に設計および統合し、不均一混合と凍結乾燥エアロゲル作製ステップをin situで行うことで、高性能で浮遊可能な堅牢なモノリシック統合型セルロースエアロゲルベースの蒸発器（MiCAE）を作製した。木材やキノコに着想を得て、MiCAEにおいて木材様構造を有するキノコ型CPAとSCAを組み込むことで、熱局在化を実現し、不可逆的な熱放散を効果的に抑制できる。一方、CPAはその低屈曲度多孔質構造により、蒸発器に迅速な水輸送能と優れた塩排出能を付与する。統合された機能構造の相乗効果により、高濃度ブライン（17.5 wt %）中においても、MiCAEは高効率と顕著な耐塩性挙動の両立を実現できる。本研究は、海水脱塩のための簡便で効率的な耐塩性ソリューションを提供する。