朱嘉教授:他用界面光熱轉(zhuǎn)換淡化海水 欲為世界解渴
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第一次接觸朱嘉教授,是做為973評(píng)審專家聽取他的申請(qǐng)匯報(bào),作為國家基礎(chǔ)研究最高水平項(xiàng)目,朱嘉留學(xué)美國,獲斯坦福大學(xué)電子工程系碩士和博士學(xué)位。2016年8月入選美國《麻省理工學(xué)院技術(shù)評(píng)論》第十六屆全球35歲以下創(chuàng)新者榜單,先聲奪人,基礎(chǔ)扎實(shí),回國后著重在納米材料開發(fā)利用方面的研究,他的一篇關(guān)于太陽能海水淡化“黑金”的文章被國際權(quán)威雜志《科學(xué)》稱為“可以為世界解渴”。
朱嘉現(xiàn)為南京大學(xué)現(xiàn)代工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院教授,80后“青年千人計(jì)劃”專家,科技部“青年973”首席科學(xué)家。他的關(guān)于太陽能、納米材料、海水淡化的研究成果被國際學(xué)界稱為2017年最有前景的創(chuàng)新,他的這一研究方向必然對(duì)海水淡化以及水資源帶來革命性的變革!前不久,南京大學(xué)和江蘇射陽經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)正式簽約,朱嘉團(tuán)隊(duì)的“高效太陽能海水淡化”技術(shù)成功轉(zhuǎn)化,將建成日產(chǎn)500噸純凈水的海水淡化生產(chǎn)線。青島國際水大會(huì)約請(qǐng)朱嘉教授做專題報(bào)告,讓我們共同期待吧!
——中國水利企業(yè)協(xié)會(huì)脫鹽專業(yè)委員會(huì)會(huì)長(zhǎng)郭有智
水是生命之源,最基本的功能便是解渴和保持健康。目前,超過6.63億人的住所附近沒有安全水源,他們需要花費(fèi)大量時(shí)間排隊(duì)或長(zhǎng)途跋涉到較遠(yuǎn)的地方打水,還要應(yīng)對(duì)飲用被污染的水對(duì)他們的身體健康造成的傷害。
今年的世界水日,主題是“用大自然戰(zhàn)勝水資源挑戰(zhàn)”,旨在探討人類如何利用大自然克服21世紀(jì)的水資源挑戰(zhàn)。人類的智慧是無窮的,在面對(duì)水資源挑戰(zhàn)的時(shí)候,總是上下求索,積極應(yīng)對(duì),比如這位研究出海水淡化的利器“黑金”,被稱為“為世界解渴”的南大教授——朱嘉。
朱嘉是南京大學(xué)現(xiàn)代工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院助理院長(zhǎng)、教授、博士生導(dǎo)師,科技部“青年973”首席科學(xué)家、江蘇五四青年獎(jiǎng)?wù)芦@得者、江蘇省“六大高峰人才”、江蘇省“雙創(chuàng)人才”。他在南京大學(xué)物理學(xué)專業(yè)獲學(xué)士學(xué)位,后留學(xué)美國,獲斯坦福大學(xué)電子工程系碩士和博士學(xué)位。2013年,他放棄美國名校教職崗位,積極響應(yīng)國家引進(jìn)高層次人才的號(hào)召,入選中組部“青年千人計(jì)劃”,回到母校南京大學(xué),投身高校科研與教學(xué)一線。
至今,他已在NatureNanotechnology、NatureMaterials等高影響力學(xué)術(shù)期刊發(fā)表論文40余篇,被SCI引用2000余次,并且有多篇論文被選為NatureNanotechnology等雜志的內(nèi)/外封面。此外,他還出版了英文書籍一章,申請(qǐng)了5項(xiàng)國際專利,受邀在政府、國際會(huì)議及世界著名學(xué)府做過40多場(chǎng)專題報(bào)告,是30多個(gè)國際學(xué)術(shù)期刊的特約審稿人。
朱嘉教授曾獲“杜邦青年教授獎(jiǎng)”、知社“2016中國十大新銳科技人物”、2016年度中國留學(xué)人員創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)50人榜單、饒毓泰基礎(chǔ)光學(xué)獎(jiǎng)優(yōu)秀獎(jiǎng)、2016年度麻省理工科技評(píng)論全球青年創(chuàng)新人物、中國僑界貢獻(xiàn)獎(jiǎng)創(chuàng)新人才獎(jiǎng)、美國化學(xué)學(xué)會(huì)無機(jī)化學(xué)青年科學(xué)家獎(jiǎng)、美國材料學(xué)會(huì)研究生金獎(jiǎng)、中國政府優(yōu)秀留學(xué)生獎(jiǎng)等,雖然有諸多榮譽(yù)加身,但是他并沒有停止自己探索世界的腳步,依然像上滿發(fā)條的鐘表一般忙碌著。0創(chuàng)新意義和應(yīng)用價(jià)值的成果。經(jīng)歷了一次次的突破,一層層的積淀,其最新研究成果——海水淡化的利器“黑金”,在國內(nèi)外學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界均產(chǎn)生轟動(dòng),多次被Science、NaturePhotonics、ScienceNews、國家自然科學(xué)基金委網(wǎng)站、科學(xué)網(wǎng)、人民網(wǎng)、參考消息等國際和國內(nèi)科學(xué)、大眾媒體深入報(bào)道,其中國際權(quán)威雜志《科學(xué)》志以“新的水純化系統(tǒng),可為世界解渴”為題,高度評(píng)價(jià)了此項(xiàng)工作。
國內(nèi)外媒體對(duì)微納結(jié)構(gòu)材料及技術(shù)的報(bào)道
“納米黑金”,簡(jiǎn)單來說,就是基于微納結(jié)構(gòu)的、并且是目前世界上已知最“黑”的光吸收體材料。據(jù)了解,這項(xiàng)先進(jìn)的技術(shù)是目前世界上光吸收波段最寬,光吸收最高效的光吸收體,在國際上首次利用金屬納米等離激元增強(qiáng)效應(yīng)實(shí)現(xiàn)了高效太陽能海水淡化,其能量傳遞效率約90%,創(chuàng)世界紀(jì)錄!而且,使用“納米黑金”淡化前后鹽度降低4個(gè)數(shù)量級(jí),產(chǎn)水速度快、產(chǎn)水質(zhì)量高、適用于各種水質(zhì),并且不需要其它能耗,只需太陽能即可!
本次2018(第十三屆)青島國際水大會(huì)也有幸邀請(qǐng)到了朱嘉教授作為演講嘉賓。下面,讓我們一起走近這位長(zhǎng)期以來勇于開拓、扎實(shí)奮斗,用智慧、天賦和勤奮,實(shí)現(xiàn)著報(bào)效祖國和服務(wù)社會(huì)理想的朱嘉教授。
編者
朱教授,我們都知道經(jīng)過一系列技術(shù)的更新?lián)Q代,您帶領(lǐng)課題組研制的“納米黑金”這項(xiàng)技術(shù)可以說是走在了世界前列,那么您在研究“納米黑金”技術(shù)的過程中,有沒有遇到過什么特別棘手的問題,您又是怎么解決的呢?
朱教授
這個(gè)過程得從2013年9月說起,那是我已在美國硅谷呆了8年之后,剛剛回到母校南京大學(xué)。在一次鍍膜實(shí)驗(yàn)中,我們發(fā)現(xiàn)薄膜一面呈現(xiàn)金色,一面是黑色。測(cè)試后發(fā)現(xiàn),它能在200納米-25個(gè)微米的范圍內(nèi)有超過99%的光吸收。也就是說,從紫外到中紅外的區(qū)域內(nèi)幾乎所有的光都被吸收了。這么大的帶寬,這么高的吸收,一直是這個(gè)領(lǐng)域的人在追求的,也就實(shí)現(xiàn)真正意義上的“黑體”。我們就琢磨、研究這一黑體的機(jī)制及用途,我們發(fā)現(xiàn)這個(gè)薄膜可以漂浮在水面上,而且可以把水快速蒸發(fā)掉。很自然就有了后來光熱海水淡化的事情。
當(dāng)然,每一項(xiàng)技術(shù)在向前推進(jìn)的過程中都需要解決各種各樣的問題,我們也同樣如此。比如材料的韌性、穩(wěn)定性、抗表面結(jié)鹽、降低成本等等問題都很重要,也亟需解決。這些問題是挑戰(zhàn)的同時(shí)也是機(jī)遇,我們沒有捷徑,靠的也只是團(tuán)隊(duì)成員緊密合作,踏踏實(shí)實(shí)把一個(gè)一個(gè)的小目標(biāo)不斷實(shí)現(xiàn)。
編者
本次組委會(huì)很榮幸得邀請(qǐng)到您參加2018(第十三屆)青島國際水大會(huì),您在現(xiàn)場(chǎng)會(huì)給我們帶來什么演講?可不可以提前給我們透露一點(diǎn)內(nèi)容?
朱教授
首先,非常感謝組委會(huì)的邀請(qǐng),很榮幸能夠參加本次青島國際水大會(huì)。借此機(jī)會(huì),我想向各位朋友分享一下我們團(tuán)隊(duì)的界面光熱轉(zhuǎn)換-太陽能水處理技術(shù)。這個(gè)報(bào)告主要分為以下幾個(gè)部分:干凈的水資源短缺,現(xiàn)有海水淡化技術(shù)及特點(diǎn),便攜式、個(gè)人化凈水方案的提出,材料及研發(fā)進(jìn)展,太陽能水處理技術(shù)的應(yīng)用前景等。
等離激元吸收體的內(nèi)部微納結(jié)構(gòu)(左)與材料照片(右)
基于界面光熱轉(zhuǎn)換的水處理技術(shù)原理
編者
我們都知道您在太陽能海水淡化等方面做了很多系統(tǒng)性的研究工作,通過您多年的研究,您認(rèn)為光熱海水淡化的未來發(fā)展前景怎樣?
朱教授
海水淡化的前景毋庸置疑,其中充足的淡水資源意義重大。即便在南水北調(diào)工程每年向中國北方輸送250億立方米水的情況下,仍有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,到2030年,我國沿海地區(qū)淡水資源缺口還將達(dá)到214億立方米/年。這相當(dāng)于河北省一年的用水總量。無疑,海水淡化是一個(gè)比較合適的解決方案,也是一個(gè)十分有前景的市場(chǎng)。另外,國家發(fā)改委、海洋局等相關(guān)部門出臺(tái)的《全國海水利用“十三五”規(guī)劃》、《海島海水淡化工程實(shí)施方案》等一系列的新政策,也必將再一次把海水淡化的市場(chǎng)化向前推進(jìn)一大步。
在此形勢(shì)之下,光熱海水淡化技術(shù)的特點(diǎn)及其發(fā)展前景也就顯示出來了。光熱海水淡化技術(shù)的特點(diǎn)就是除了不需要外部能量輸入,只需要太陽能,能耗低、成本低、多種水質(zhì)都適用;谠摷夹g(shù)衍生出了便攜式應(yīng)急海水淡化裝置、規(guī);∈胶KO(shè)備等方向。特別是便攜式應(yīng)急海水淡化裝置或有希望像滅火器一樣作為應(yīng)急救生設(shè)備向漁船、艦艇列裝。當(dāng)然,也希望與各位同仁進(jìn)行深層次的交流與合作。
編者
我們“青島國際水大會(huì)”可以說是從“海水淡化與水再利用”起家,逐漸發(fā)展成了一個(gè)全球性的水資源解決方案平臺(tái)。您對(duì)“海水淡化與水再利用”行業(yè)的未來發(fā)展有沒有感悟可以與我們分享一下?
朱教授
首先,海水淡化和水再利用都是市場(chǎng)規(guī)模非常大的領(lǐng)域,也蘊(yùn)含著許多極具吸引力的科學(xué)問題。在可飲用的淡水匱乏和淡水污染治理高壓的大背景下,海水淡化和污水處理再利用,甚至污水零排放,已經(jīng)不再簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單是企業(yè)的任務(wù),其中一些急需技術(shù)攻關(guān)的問題同樣也需要科研工作者的積極參與。所以,我們不妨抱著開放的態(tài)度,多交流,多合作,一起為充足的、干凈的可飲用水和綠水青山出一份力。
編者
感謝您的解答,作為這個(gè)行業(yè)內(nèi)的專家,相信您對(duì)我們“青島國際水大會(huì)”的工作也有一些自己的獨(dú)到見解,在我們的未來拓展方向上,您能不能給我們一些建議?
朱教授
青島國際水大會(huì)的消息,我本人其實(shí)一直都有關(guān)注的。不止可以為從事海水淡化的合作伙伴提供高效合作的平臺(tái),也為與水處理有關(guān)的問題的解決和合作提供了更多可能。也期待在很多大家共同關(guān)注的領(lǐng)域,比如零排放,在通過大會(huì)的平臺(tái)找到更多志同道合的朋友多交流、學(xué)習(xí)、合作。
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