[发明专利]光热水蒸发纳米纤维针织集合体制备装置和方法

说明书

本发明涉及一种光热水蒸发纳米纤维针织集合体制备装置和方法，对喷式纳米纤维空心纱制备装置包括受驱动旋转的集纤成纱圆盘、成孔导丝、静电纺丝喷头、高压发生器、导纱孔盘、牵引辊和纱筒架，成孔导丝沿集纤成纱圆盘的中轴线设置且从导纱孔盘的导纱孔中穿过，静电纺丝喷头对称设置于集纤成纱圆盘的两侧，高压发生器与静电纺丝喷头电连接，牵引辊和纱筒架依次设置于导纱孔盘的下游，纳米纤维空心纱通过纳米纤维纱线针织装置进行针织得到纳米纤维基针织物，纳米纤维基针织物通过光热转换材料蒸镀装置进行表面光热转换材料蒸镀。本发明能够提升光热水蒸发材料的水分输运能力，提高光热水蒸发效率，有利于提高生产效率。

技术领域

本发明属于纳米纤维纺织的技术领域，特别是涉及一种光热水蒸发纳米纤维针织集合体制备装置和方法。

背景技术

作为地球上最丰富的一种化合物，水几乎覆盖了在3/4的地球表面。地球上水资源丰富，然而96.5％的水资源分布在海洋，不能直接饮用和用于生活生产活动。此外，仅有的淡水资源还面临水资源分布的不均衡、全球人口急剧增长、工业化城镇化用水需求激增、水污染日趋严重等问题。

海水淡化成为人类社会特别是缺水地区获取淡水的首选方案。目前成熟的海水淡化方式包括膜法和热法，如RO反渗透膜的使用和多级闪蒸技术。然而这两种主要方式均需要消耗化石能源，如反渗透膜法处制取一吨淡水需消耗4-5kWh电能，淡化海水的同时不可避免地加剧温室效应。

与上述技术相比，太阳能蒸馏海水技术具有不消耗化石能源、不受位置条件限制、无污染、安全可靠等独特优势。传统的太阳能蒸馏技术利用太阳光照将引入的海水整体加热，海水蒸发冷凝后获得淡水。由于是对海水的整体加热，太阳能的利用效率很低，仅为20-40％左右。

界面水蒸发是近期兴起的一种新型光热水蒸发形式。通过合理的材料结构设计对光热转化作用、水分传输、热量分布进行有效管理可以大幅提升光热材料的转换效率和光热水蒸发效率。

纺织材料结构具有优异的多级组装特征，同时表现出杰出的使用性能。以纤维为单元的纤维集合体在光热转换材料结构设计、水分传输和热量分布管理拥有得天独厚的技术优势。

当将聚合物纤维直径从微米尺度降至亚微米尺度或纳米尺度时，就会出现一系列特性。如非常大的体积比表面积，纳米纤维的体积比表面积基本是微米纤维的1000倍；可以灵活地进行表面功能化；与其他已知材料形式相比所表现出优越的效应和机械性能，如表面与界面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和量子隧道效应及刚度、抗张强度等。这些特性使得纳米纤维成为许多重要应用的首选材料，在高效过滤、生物医用、智能传感等领域极具发展潜力。

碳基小尺度材料、等离激元材料具有良好的光谱吸收和热转换特性。合理地将这类材料分布固着在纳米纤维集合体表面有利于大幅提升材料的光热转换能力。与此同时，纳米纤维构建的众多毛细通道有利于水分纵向传输和横向铺展的有效管理。开发纤维基多级集合体材料对推动光热水蒸发材料性能和应用具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种光热水蒸发纳米纤维针织集合体制备装置和方法，提升光热水蒸发材料的水分输运能力，提高光热水蒸发效率，有利于提高生产效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种光热水蒸发纳米纤维针织集合体制备装置，包括对喷式纳米纤维空心纱制备装置、纳米纤维纱线针织装置和光热转换材料蒸镀装置，所述对喷式纳米纤维空心纱制备装置包括受驱动旋转的集纤成纱圆盘、成孔导丝、静电纺丝喷头、高压发生器、导纱孔盘、牵引辊和纱筒架，所述成孔导丝沿集纤成纱圆盘的中轴线设置且从导纱孔盘的导纱孔中穿过，所述静电纺丝喷头对称设置于集纤成纱圆盘的两侧，所述高压发生器与静电纺丝喷头电连接，所述牵引辊和纱筒架依次设置于导纱孔盘的下游，所述对喷式纳米纤维空心纱制备装置制得的纳米纤维空心纱通过纳米纤维纱线针织装置进行针织得到纳米纤维基针织物，所述纳米纤维基针织物通过光热转换材料蒸镀装置进行表面光热转换材料蒸镀。

所述成孔导丝为非溶性长丝或者可溶性高聚物长丝。