朱嘉教授：他用界面光熱轉(zhuǎn)換淡化海水 欲為世界解渴
推薦詞：
第一次接觸朱嘉教授，是做為973評審專家聽取他的申請匯報，作為國家基礎(chǔ)研究最高水平項目，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，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。青島國際水大會約請朱嘉教授做專題報告，讓我們共同期待吧！
——中國水利企業(yè)協(xié)會脫鹽專業(yè)委員會會長郭有智
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，他們需要花費大量時間排隊或長途跋涉到較遠(yuǎn)的地方打水，還要應(yīng)對飲用被污染的水對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，在面對水資源挑戰(zhàn)的時候，總是上下求索，積極應(yīng)對，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、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?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)高層次人才的號召，入選中組部“青年千人計劃”，回到母校南京大學(xué)，投身高？蒲信c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，申請了5項國際專利，受邀在政府、國際會議及世界著名學(xué)府做過40多場專題報告，是30多個國際學(xué)術(shù)期刊的特約審稿人。
朱嘉教授曾獲“杜邦青年教授獎”、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)獎優(yōu)秀獎、2016年度麻省理工科技評論全球青年創(chuàng)新人物、中國僑界貢獻(xiàn)獎創(chuàng)新人才獎、美國化學(xué)學(xué)會無機(jī)化學(xué)青年科學(xué)家獎、美國材料學(xué)會研究生金獎、中國政府優(yōu)秀留學(xué)生獎等，雖然有諸多榮譽加身，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，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，高度評價了此項工作。
國內(nèi)外媒體對微納結(jié)構(gòu)材料及技術(shù)的報道
“納米黑金”，簡單來說，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個數(shù)量級，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）青島國際水大會也有幸邀請到了朱嘉教授作為演講嘉賓。下面，讓我們一起走近這位長期以來勇于開拓、扎實奮斗，用智慧、天賦和勤奮，實現(xiàn)著報效祖國和服務(wù)社會理想的朱嘉教授。
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)。在一次鍍膜實驗中，我們發(fā)現(xiàn)薄膜一面呈現(xiàn)金色，一面是黑色。測試后發(fā)現(xiàn)，它能在200納米-25個微米的范圍內(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，一直是這個領(lǐng)域的人在追求的，也就實現(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)的同時也是機(jī)遇，我們沒有捷徑，靠的也只是團(tuán)隊成員緊密合作，踏踏實實把一個一個的小目標(biāo)不斷實現(xiàn)。
編者
本次組委會很榮幸得邀請到您參加2018（第十三屆）青島國際水大會，您在現(xiàn)場會給我們帶來什么演講？可不可以提前給我們透露一點內(nèi)容？
朱教授
首先，非常感謝組委會的邀請，很榮幸能夠參加本次青島國際水大會。借此機(jī)會，我想向各位朋友分享一下我們團(tuán)隊的界面光熱轉(zhuǎn)換-太陽能水處理技術(shù)。這個報告主要分為以下幾個部分：干凈的水資源短缺，現(xiàn)有海水淡化技術(shù)及特點，便攜式、個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，海水淡化是一個比較合適的解決方案，也是一個十分有前景的市場。另外，國家發(fā)改委、海洋局等相關(guān)部門出臺的《全國海水利用“十三五”規(guī)劃》、《海島海水淡化工程實施方案》等一系列的新政策，也必將再一次把海水淡化的市場化向前推進(jìn)一大步。
在此形勢之下，光熱海水淡化技術(shù)的特點及其發(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”可以說是從“海水淡化與水再利用”起家，逐漸發(fā)展成了一個全球性的水資源解決方案平臺。您對“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規(guī)模非常大的領(lǐng)域，也蘊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)不再簡簡單單是企業(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，作為這個行業(yè)內(nèi)的專家，相信您對我們“青島國際水大會”的工作也有一些自己的獨到見解，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
青島國際水大會的消息，我本人其實一直都有關(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，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，在通過大會的平臺找到更多志同道合的朋友多交流、學(xué)習(xí)、合作。
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