横式泡沫发生器

作为最有效的水净化方法之一，太阳能净化水已获众多研究学者的关注。一方面，利用太阳能净化水非常环保，另一方面，该工艺所需的设备安装和操作要求相对较低。为了提高太阳能净化水的效率，已有学者提出了几种净化方法，如预热法、夜间加热法和附加热源法,带有黑色吸收片（BAS）的增强型太阳能蒸馏法（SSG）就是其中的一种方法。但SSG蒸发只发生在水-气界面，如何增加加热过程中界面面积成了提高SSG效率的关键。此外，BAS材料本身的性能也是SSG的速率的重要影响因素。大量研究发现，微尺寸多孔结构BAS可以提高SSG的蒸发速率：一方面，这种结构大大增加了水-气界面；另一方面，BAS自身具有高吸收率和良好的隔热性能，这既能够减少热量损失，又能够提高吸热效率。此外，双层BAS能够进一步提高SSG的速率。通常，BAS可以由化学方法或者碳化方法制得，然而这样制得的BAS的孔径的大小和孔的分布都是随机的，无法可控地得到最佳的蒸发速率。为了进一步优化SSG，古斯塔夫• 埃菲尔大学的Elyes Nefzaoui团队与巴黎东大Tarik Bourouina以及西安交通大学的韦学勇教授联合提出了一种二维超材料泡沫（meta-foams），这种超泡沫具有确定的孔径和规则的孔分布，在优化研究中可作为有效可控的模型，该团队也将这种超泡沫作为表面增强型太阳能水蒸发器的研究工作中。在该研究工作中，纳米黑硅（B-Si）因其在可见光到近红外波段具有优异的吸收率和光热性能被用作超泡沫材料。采用等离子刻蚀制备了具有分层纳米结构和周期性二维多孔超泡沫，并就孔径大小、孔的数量对蒸发速率的影响进行了探索。研究发现：孔径和孔的数量是一把双刃剑，一方面，孔径和数量要尽可能的多，以保证系统能提供充足的水量；另一方面，孔径过大和数量过多会导致吸收的热量减少。此外，研究团队也设计了双层系统，以保证可靠的吸水性、稳定的吸热和隔热性能。实验表明，在一次太阳光辐射、常温、相对湿度为58%时，直径20μm的B-Si超泡沫样品最佳蒸发速率可达到1.34 kg/(h⋅m2)，转换率可以达到可观的89%（实验条件不变的情况下，理论蒸发速率可达 1.5 kg/(h⋅m2）），蒸发速率是普通蒸馏法的3.96倍。同时，该团队发现了另外一种低成本制造超泡沫的方法：借助摩方高精度3D打印设备(nanoArch S130,摩方精密)制作超泡沫样品。实验证实，在同一实验条件下，孔径为275μm的3D打印的超泡沫的蒸发速率为1.32 kg/（h⋅m2）。这个结果与B-Si超泡沫的最佳值相当，在SSG中显示出非常优越的性能。3D打印的超泡沫可以作为B-Si超泡沫的低成本代替品，具有很好的发展潜力和应用前景。图1.超泡沫的概念示意图:(a)由二维周期结构制成的优化超材料，(b)应用于优化太阳能水净化，(c)B-Si周期性微孔超泡沫的SEM图像。测量的吸收光谱:(d)不同多孔表面的原始测量数据，(e)暴露在太阳辐射下的结构表面有效吸收率。图2.二维B-Si超泡沫：(a)断面示意图，(b)用于实验样品照片，(c)三种不同超泡沫材料的蒸发速率，与常规泡沫蒸发速率和自然水蒸发速率进行了比较。图3.3D打印的超泡沫：(a)圆柱微孔的截面SEM视图，(b)三种不同的超泡沫的蒸发速率，并与自然水蒸发速率进行了比较。图4.吸收率和蒸发速率、表面平衡温度的函数关系图5.孔隙率和蒸发速率的函数关系图6.硅基二维超泡沫的制作过程此外，该团队还用海水对二维超材料超泡沫的表面强化型太阳能蒸馏进行了实验评估：将超泡沫在海水中浸泡了14天，并与同等实验条件下用去离子水浸泡的超泡沫进行对比。实验结果发现，在海水中浸泡14天后，超泡沫在SSG的蒸发性能降低约7%-9%。从图7可推测，蒸发性能降低很可能是由于结晶盐堵塞了超泡沫的孔隙，导致吸收率的降低。如果能够解决孔隙堵塞的问题，那么具有BAS超泡沫结构的SSG在海水净化方面将发挥巨大的应用潜力。图7.（a）海水蒸发速率和去离子水蒸发速率的对比（b）海水中浸泡之前超泡沫表面的显微镜图像（c）海水中浸泡之后超泡沫表面的显微镜图像该研究成果以题为：Two-dimensional metamaterials as meta-foams for optimized surface-enhanced solar steam generation发表在《Solar Energy Materials & Solar Cells》期刊上。

研究背景随着大众对于清洁护肤意识的觉醒，洁面产品的需求和要求不断提高。洁面膏作为一款基础护肤产品，能清洁面部分泌的过剩油脂、附着的灰尘以及残留的化妆品等污垢，使面部皮肤维持生理功能平衡，同时通过皮肤的清爽舒适提供愉悦感。追求肤感良好对面部护理来说尤为重要，为了保持皮肤的健康，在保证清洁效果的情况下，开始研究对皮肤更温和的清洁成分。近几年，以氨基酸类表面活性剂为清洁成分的洁面膏以其温和无刺激的特性开始受到消费者的追捧。为了满足消费者对性能更好的洁面产品的需求，洁面膏配方的研发也需要不断进行。本实验合成的洁面膏以椰油酰甘氨酸钠为清洁成分，在实验过程中改变乳化温度、乳化均质时间、乳化均质速率、乳化剂比例和酸碱度，来确定洁面膏合适的泡沫行为。实验仪器与方法本文采用KRÜ SS DFA100动态泡沫分析仪对不同配方洁面膏的泡沫特性进行测试。DFA100动态泡沫分析仪表1 洁面膏配方结果与讨论1.乳化剂比例对洁面膏起泡性能的影响配方1到配方5，泡沫的稳定性相对来说都较好，乳化剂比例对洁面膏起泡性能的影响程度较小。由图2可以看出，随着乳化剂添加质量从1 %增加到3 %，乳液的最大泡沫体积先增大到最高点，然后减小。乳化剂的添加质量为2 %时，乳液的最大泡沫体积达到最大值。从泡沫尺寸和大小来看，乳化剂含量为2.5%时，产生的泡沫最为细腻。图1 相同条件下，不同乳化剂比例洁面膏起泡后得到的最大泡沫体积。图2 乳化剂比例对洁面膏泡沫尺寸和泡沫个数的影响2.pH值对洁面膏泡沫高度及结构的影响表2 不同pH值洁面膏的泡沫特性由表2可以看出，从配方1到配方5，随着乳液的pH值下降，起泡量减少，泡沫高度降低，这是因为乳液中柠檬酸与椰油酰甘氨酸钠发生化学反应生成了不易起泡的椰油酰甘氨酸。然而，泡沫结构却变得更加细腻。从消费者体验感来说，细小致密和起泡量多会有相对较好的肤感。因此，综合各项因素考虑，pH=6.52的柠檬酸添加质量(为1.5 %)是最佳的选择。结论本实验对椰油酰甘氨酸钠体系洁面膏的合成工艺进行探究，通过改变反应条件对比样品的性能，发现合成椰油酰甘氨酸钠体系洁面膏的最佳条件为：乳化温度80 ℃，乳化均质时间30 min，乳化均质速率1200 r/min；调节复配的乳化剂比例和体系pH值，观察乳液合成的状态，发现乳化剂质量比例为2 %、 乳液pH值为6.52时合成效果较好。在这个条件下制备得到的洁面膏性能稳定、黏度适中、泡沫丰富细腻、洁面效果好且温和无刺激，是较为理想的洁面产品。本文有删减，详细信息见原文[1]方玲,丁志强,彭子飞.椰油酰甘氨酸钠体系洁面膏合成条件的优化[J].广东化工,2023,50(07):78-82.

中国科学技术信息研究所近期发布了2013年度中国科技论文统计结果。去年，我国作者为第一作者的科技论文共16.47万篇，数量位居全球第二。　　与庞大的论文数量相比，我国距离科技论文强国乃至科技强国还有多少距离，更值得我们探究。在当前科技投入大大增强、科技论文数量迅速增加的背后，其成色究竟几何?　　科技论文多而不强现状尚待改观　　统计结果显示，过去的10年间，我国科技人员共发表了国际论文114.3万篇，总数排在世界第2位。　　与此同时，我国每篇国际科技论文平均被引用6.92次，与世界平均10.69的数字仍有不小差距。更有统计显示，截至2011年11月，中国热点论文数量为196篇，占世界热点论文总数的9.9%，居世界第5位，比2010年上升1位，同期热点论文排名第一的美国数量达到1070篇。2011年中国国际科技论文平均被引用6.21次，而当年世界平均值为10.71次。我国科技论文质、量发展不同步现状从中可见一斑。　　中国科学技术信息研究所研究员武夷山接受媒体采访时更指出，在我国发表的所有论文中，有35%以上是零引用论文。　　如此之多含金量较低的科技论文势必直接影响我国科技成果的转化率。近年来，我国科技经费投入增长很快，然而，囿于科技论文质量不高，我国科技成果转化率和产业化率&ldquo 两低&rdquo 的局面没有明显改观。有数据显示，我国的科技成果转化率在25%左右，真正实现产业化的不足5%，与发达国家的80%转化率差距甚远。　　数量全球居第二，科研论文泡沫多　　目前，我国科研资源高度集中，科研经费主要掌握在相关科研管理部门手中，而科研管理部门对科研成果的量化标准相对单一，成为引导科研人员和机构的&ldquo 指挥棒&rdquo ，论文数量，尤其是SCI(美国科学引文索引的英文简称)论文数量，成为极为重要的标准。　　毫不夸张地说，我国科研机构和科研人员对SCI论文的崇拜程度，丝毫不亚于地方政府对GDP的崇拜，科技论文数量成为衡量大学、科研机构和科研人员学术水平最重要的标准。它不仅与科研机构所能获得的科研经费挂钩，还与个人的学位、职称、经费、评奖、晋升密切相关。　　一些弄虚作假、浮躁现象由此催生，科学研究染上了极强的功利色彩，职称、项目、奖金催生了大量的论文泡沫。这不仅使得我国科技效率评价在一定程度上失真，还大大损害了求真务实的科学精神，更恶化了科研圈子的生态。　　中国工程院院士秦伯益说：&ldquo 科技领域原本是沉得住气的，现在也沉不住气了。&rdquo 　　北京大学教授饶毅曾多次表达对我国科技论文现状的不满。他表示，若论重要论文，中国目前可能还不及上世纪80年代的日本。当时日本科学家已取得了4至6个诺奖级的成果，而中国诺奖级的成果要追溯到几十年前青蒿素这样的原创成果。　　饶毅说，我国科技论文数量与质量没有同步，两者之差越大，问题也越大，反映出中国当前科学基础不够坚实，发展水平低于世界先进、低于经费增长、低于公众需求的水平。　　科技评估体系亟待改革　　业内专家反映，我国科研论文泡沫泛滥与唯论文倾向的人才选拔模式有着密切关系。搞研究需要&ldquo 十年磨一剑&rdquo ，但现行的评估体系下，只能用论文数量来评估，这种生硬的评估体系造成了人们对论文的追逐。　　当前我国科研管理的模式偏重于定量化，也过分强调科技论文的影响因素。有专家认为，科技界的高水平学者，如果每五六年能够做出一项推动国家进步的项目，比每年都发表若干篇SCI论文更有意义。SCI可以作为一项参考指标，但不应该成为决定性因素，所以必须转换观念，使科研树立正确的目标和方向。　　部分业内人士表示，任何评价机制都有缺陷，在目前缺乏有效考核标准的情况下，应改进SCI评价标准，综合考虑各学科的不同性质，不搞一刀切，也可以增加论文影响因素考核，突出引用率等衡量论文质量的因素。　　相关学者建议，应从重数量向重质量、重转化、重实践等方向发展，改变目前不能完全体现科研规律的评价体系，尤其要破除论文泡沫背后的利益链条，使论文回归科技正途。