Исследования и применения

DIW-печать перевёрнутых конусов: керамический испаритель со сбросом соли

Исследование Чунцинского технологического университета объединяет управляемые поры, углеродное покрытие и отражатель для испарения и сбора соли.

KUNWU · Research & application notes · Подготовлено

Редакционный перевод предоставленного исследовательского материала. Значения относятся к цитируемой работе, а не к гарантированным характеристикам принтера или квалифицированному изделию KUNWU. Панели, подписи и масштабы исходных рисунков не изменены. Полный текст издателя при обновлении был недоступен для независимой сверки; перед повторением опыта проверьте оригинальную статью.

1 · Зачем печатать пористый каркас?

Межфазное солнечное испарение локализует фототепловую энергию у границы воздух–вода, не нагревая весь резервуар. Результат зависит от поглощения света, подачи воды и теплового управления. Шаблоны, лиофилизация и одностадийное спекание ограничивают контроль пор и связности; соль может случайно кристаллизоваться, закупоривать каналы и закрывать поглотитель. Работа использует цифровое проектирование керамического каркаса и объединяет испарение со сбором соли.

Авторы применяют DIW с фотоассистированным формованием керамической пасты. Шаг траектории задаёт каналы 0,19, 0,29 или 0,39 мм и одновременно формирует перевёрнутый конус целиком. Заготовку сушат и спекают в устойчивый гидрофильный каркас. Цифровой контроль относится к проектной геометрии; реальные размеры и транспорт после обработки требуют измерений.

Идентификация статьи · Renewable Energy, 275 (2026), 126275.
01Идентификация статьи · Renewable Energy, 275 (2026), 126275.
Рисунок 1 · Схема DIW и получение керамического испарителя.
02Рисунок 1 · Схема DIW и получение керамического испарителя.

2 · Перевёрнутая геометрия и тепловые зоны

Конус расширяется вверх: малая нижняя площадь уменьшает отвод тепла в резервуар, а широкая верхняя способствует радиальному распределению капиллярно подаваемой воды. Край охлаждается сильнее центра. Этот градиент направляет кристаллизацию к краю, откуда растущая соль падает под действием тяжести, а не закрывает рабочую поверхность. Шаг пор задаёт баланс капиллярной подачи и устойчивости к закупориванию.

Рисунок 2 · Установка визуализации и перевёрнутый конус.
03Рисунок 2 · Установка визуализации и перевёрнутый конус.

3 · Покрытие, смачивание и поглощение света

На верхнюю и боковую поверхности напыляют карбоксилированные многостенные углеродные нанотрубки MWCNT-COOH. Источник сообщает о широкополосном поглощении около 95%. SEM и динамика смачивания сравнивают исходный каркас с покрытиями 2 и 5 мг; спектры, температурные кривые и ИК-съёмка характеризуют нагрев при одном солнце. Видимые и ИК-последовательности показывают транспорт воды с покрытием и без него, включая проверку на нагревательной плите.

Рисунок 3 · Микроструктура и смачивание до/после покрытия MWCNT-COOH 2 и 5 мг.
04Рисунок 3 · Микроструктура и смачивание до/после покрытия MWCNT-COOH 2 и 5 мг.
Рисунок 4 · Поглощение, температура и ИК-изображения при одном солнце.
05Рисунок 4 · Поглощение, температура и ИК-изображения при одном солнце.
Рисунок 5 · Перенос воды в видимом/ИК-диапазоне и проверка на плите.
06Рисунок 5 · Перенос воды в видимом/ИК-диапазоне и проверка на плите.

4 · Размер пор связывает подачу и испарение

Варианты каналов 0,19, 0,29 и 0,39 мм сравнивают по микроструктуре, ИК-динамике переноса воды, потере массы, скорости испарения и температуре при одном солнце. Малые каналы усиливают капиллярность, но меняют гидравлическое сопротивление и пространство для соли. Поэтому требуется совместное геометрическое и тепловое проектирование; наименьшая пора не обязательно даёт наилучшую долговременную работу.

Рисунок 6 · Микроструктура и перенос воды при разных порах.
07Рисунок 6 · Микроструктура и перенос воды при разных порах.
Рисунок 7 · Потеря массы, испарение и температура при разных порах.
08Рисунок 7 · Потеря массы, испарение и температура при разных порах.

5 · Испарение со сбором соли

Кольцевой конический отражатель с наклоном 20° направляет неиспользованный свет на покрытые боковые стенки и отводит падающие кристаллы к месту сбора. В 15 масс.% NaCl интегрированная система показывает 2,05 кг·м⁻²·ч⁻¹ в четырёхчасовом опыте с одновременным сбором соли. Рисунки также сравнивают отложения при разных порах, показывают восьмичасовой опыт в 25 масс.% NaCl и сопоставление с другими высокосолёными испарителями.

Работа связывает цифровое изготовление, пористость и интеграцию функций. Среди авторов — ответственный автор Чжэньтин Се и первый автор Сюэфэн Хэ из Чунцинского технологического университета. Лабораторный свет, заданный раствор и опыты 4/8 часов не доказывают сезонную работу на открытом воздухе, качество питьевой воды, стойкость покрытия или экономику масштабирования. Это проверяют отдельно. DIW и фотополимеризация — разные маршруты; данный пример нельзя выдавать за подтверждённый результат DD50 или ADT-D-M48.

Рисунок 8 · Кристаллизация, ИК-съёмка и 4 часа испарения в 15 масс.% NaCl.
09Рисунок 8 · Кристаллизация, ИК-съёмка и 4 часа испарения в 15 масс.% NaCl.
Рисунок 9 · Отражатель и сбор соли; 4 часа в 15 масс.% и 8 часов в 25 масс.% NaCl, сравнение с литературой.
10Рисунок 9 · Отражатель и сбор соли; 4 часа в 15 масс.% и 8 часов в 25 масс.% NaCl, сравнение с литературой.

Источники

Оригинальная работа · DOI
Xuefeng He, Jing He, Zhenting Xie, Yuan Zhou, Hao Lei, Liu Liu, Nianbing Zhong. Interfacial water evaporation performance of 3D printed inverted conical porous ceramic skeletons. Renewable Energy, 2026, 275: 126275.