在沙特NEOM未来城的地下管道里,一缕缕黑色织物正悄然颠覆百年海水淡化史。武汉纺织大学徐卫林院士团队研发的核鞘光热织物(CSY-F),以纺织工艺破解太阳能蒸发器的“盐结晶魔咒”,在5%高盐卤水中连续运行200小时无衰减,将每吨淡水能耗降至1.2度电,仅为反渗透法的1/10。这项登顶《工程》期刊的研究,正将“向阳光要淡水”的梦想照进现实。
千年纺织术VS现代水危机:核鞘纱线暗藏流体密码
当碳纤维与模态纤维在纺织机上缠绕,一场微观世界的流体革命就此展开。核鞘纱线的奥秘在于“鞘层囚光,核层引水”——碳纤维鞘层通过密织结构捕获92%的太阳光,而16束模态纤维核芯构建起三级输水通道:一级毛细管以3.2μm孔径快速汲水,二级纳米孔隙调控蒸发速率,三级表面微槽引导盐分定向迁移。这种仿生结构使得在1太阳光照下,蒸发界面温度梯度达38°C/cm,盐离子在热泳力驱动下每小时回排海水2.7克,彻底杜绝结晶堵塞。
零化学品消耗:阳光织就的“水分子赛道”
与传统膜法依赖化学清洗不同,该织物独创“自清洁水径”。户外测试显示,当织物折叠形成四水路结构(4P-8-WCSY-F),盐分沿45°斜向织纹自动滑落,5%盐水8小时蒸发后表面洁净如新。这种动态排盐机制使织物在死海盐湖(盐度34.2%)中仍保持1.98 kg·m⁻²·h⁻¹的蒸发速率,较传统三维蒸发器提升83%。更突破性的是,织物经500次机械洗涤后光热效率仅下降2.1%,寿命预估超10年。
织机即产线:每米布料蕴藏3000个“微型水厂”
该技术最大颠覆在于“所见即所得”的生产模式。工业级花式捻线机以3000转/分钟速度缠绕水溶性维纶包覆层,经二维编织与热水洗涤后,碳纤维以0.38nm晶格间距精准排布,形成万亿个光热陷阱。单台织机日产织物500平方米,每平方米包含270万根核鞘纱线,相当于集成3000个微型蒸发单元。在青海柴达木盆地,100平方米织物日处理卤水21吨,满足万人社区日需,建设成本仅3万元,较光伏反渗透系统降低92%。
水-能联产:沙漠变“蓝海”的绿色方程式
这项技术正催生新型“淡水农场”。在阿联酋Al Ain的示范项目中,织物蒸发器与光伏板联用:白天产水,夜间利用余热驱动吸附式制冷,实现每平方米日联产淡水7.5L、冷量4.2kWh。更巧妙的是,研究团队将蒸发冷凝水(pH 6.8-7.2)用于灌溉耐盐作物,形成“光热提水-农业种植-碳汇循环”的闭环系统。据测算,撒哈拉沙漠若铺设该织物0.1%面积,年淡水产量可达尼罗河径流量的12倍,同时固定CO₂ 8.6亿吨。
结语:织梭穿引的未来水世界
从长江之滨实验室到波斯湾盐碱地,中国科学家用纺织基因重写水科技规则。当每缕纱线都成为微型淡水工厂,人类与水的对话方式正被重新定义——这不仅是材料的胜利,更是古老智慧与现代科学的璀璨共振。
来源: Engineering