全球淡水危機日益嚴峻，而傳統(tǒng)海水淡化技術因高能耗、鹽堵塞等問題難以普及。武漢紡織大學徐衛(wèi)林院士團隊在《工程》期刊發(fā)表突破性成果：通過核鞘結構紗線（CSY）設計，成功制備出高效太陽能界面蒸發(fā)織物，蒸發(fā)速率達2.12 kg·m?2·h?1，能量轉換效率高達93.7%，并在5%高鹽度溶液中長期穩(wěn)定運行。這項技術首次將紡織工藝與光熱材料結合，為低成本、規(guī)模化海水淡化開辟新路徑。

核鞘紗線：紡織工藝打造“智能水橋”

傳統(tǒng)太陽能蒸發(fā)器依賴多孔材料供水，但鹽分易在蒸發(fā)界面結晶堵塞孔隙，導致效率驟降。研究團隊創(chuàng)新設計核鞘結構紗線——以超親水模態(tài)纖維（Modal）為核，光熱碳纖維為鞘（圖1）。Modal纖維通過毛細作用快速輸水，而碳纖維層吸收92%的太陽光并轉化為熱能，形成局部高溫蒸汽區(qū)。通過調節(jié)Modal纖維的根數（0/8/16束），可精準控制水流量：實驗顯示，8束Modal的核鞘紗線（8-WCSY-F）蒸發(fā)速率最高，較無Modal紗線提升32%（圖4f）。這種“按需供水”機制既避免水分過多導致熱損耗，又防止鹽分堆積，破解了蒸發(fā)器“鹽堵”死結。

92%光熱轉換：碳纖維織就“太陽能捕手”

碳纖維鞘層通過獨特編織結構形成多重反射通道，將太陽光吸收率提升至92%，遠超傳統(tǒng)碳纖維布（58%）。在1太陽光照（1 kW/m2）下，織物表面溫度迅速升至61.4°C（圖3h），蒸汽生成速率達2.12 kg·m?2·h?1，相當于每小時從1平方米織物提取2升淡水。戶外測試中，大面積織物（圖6a）日均產水7.5 L/m2，且連續(xù)運行7天無鹽結晶（圖6e），滿足WHO飲用水標準（Na?≤0.64 mg/L）。

可擴展制造：紡織機量產“淡水工廠”

該技術最大亮點在于完全兼容傳統(tǒng)紡織工藝。團隊采用工業(yè)級花式捻線機（圖2b）和二維編織機（圖2d），實現核鞘紗線的大規(guī)模生產。紗線經水洗去除聚乙烯醇包覆層后，碳纖維直接暴露形成光熱表面（圖2g）。這種“紡織即生產”的模式，使得設備成本較納米材料蒸發(fā)器降低80%，且可通過調整織機參數快速適配不同產能需求。目前，團隊已建成中試生產線，單臺織機日產織物可達500平方米，可滿足萬人日用水需求。

應用前景：從沙漠到海島的“織造水站”

在青海鹽湖的實地測試中，10平方米織物日處理高鹽鹵水（鹽度15%）達75公斤，淡水回收率超95%。該技術還可整合于農業(yè)大棚（利用余熱灌溉）或海上浮動平臺（圖6c），為干旱地區(qū)和島嶼提供可持續(xù)淡水方案。據估算，規(guī)模化應用后淡水成本可降至0.5元/噸，較反滲透法降低70%。

結語
將紡織技藝與新能源材料融合，中國科學家不僅織出了“光熱布”，更編織出解決全球水危機的希望之網。這項“織造水站”技術，正以傳統(tǒng)工藝的創(chuàng)新蛻變，書寫著“向太陽要淡水”的綠色篇章。

來源: Engineering