新材料：新型セルロース系太陽光光熱変換材料

パルプフォームは安価で環境に優しい新しい多孔質材料である。パルプ繊維を原料とし、界面活性剤を用いてパルプ繊維分散液中の常溫常圧空気を発泡させるとともに、泡は繊維液相の凝集及び乾燥崩壊を阻止し、均一な多孔質構造を形成し、濾水乾燥後に泡材料を製造することができる。科學研究者は前期にホウ素イオン架橋と適量の天然ポリマーの導入を通じて、機能性の定制化加工を実現できる新型パルプ発泡材料（Chem.Eng.J.、2019、371、34-42、Carbohydr.Polym.、2022、278、118、963）を開発し、新型グリーン包裝、建築、保溫斷熱と吸音などの分野で応用の將來性を持っている。?

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パルプフォーム材料の耐水性をさらに高めるために、架橋剤として天然ゴムを導入し、簡易な表面炭化プロセスを用いて炭化後のパルプフォーム材料（CPNR）に優れた光熱変換効果を付與した。CPNRは上部の光熱変換層と下部のパルプ発泡層からなり、界面接著や改質処理が不要である。上部光熱変換層は優れた光吸収能力（93.2%）を有し、入射した太陽光を吸収し、光熱変換作用により熱に変換し、水分蒸発を駆動することができる。下部のパルプ発泡體層は、底部から上部光熱変換層に水分を伝導して輸送することができる。同時に、CPNRの多孔質構造、低熱伝導性（0.1 WmK?1）と豊富なヒドロキシル構造は、優れた斷熱性と吸水性（9.9 g?1）を有する。本研究で調製したCPNRはシミュレーション太陽光照射強度の下で、水蒸発速度と効率はそれぞれ1.6 kg m-2 h-1と98.1%に達した。また、CPNRは優れた塩分自己洗浄と塩分蓄積防止の性能を持ち、源の広いセルロースと簡単な表面炭化技術を採用し、そのコスト効果を既存の光熱変換材料より顕著に優れている。シミュレーション実験により、新型セルロース系光熱変換材料は水蒸発器として使用でき、海水の淡水化、塩/金屬イオンの濃縮、下水処理などの分野に使用できることが期待されている。?

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このほど、関連研究成果が「米國化學會-応用材料と界面」(ACS Appl.Mater.Inter)に発表された。研究活動は國家自然科學基金、山東省自然科學傑出青年基金、山東エネルギー研究院、青島市などの支持を得た。この仕事は青島エネルギー所とカナダ湖首大學が共同で完成した。?