央视新闻消息,美国斯坦福博士毕业、获得美国名校教职岗位,却放弃百万美元高薪。80后"青年千人计划"专家、南京大学教授朱嘉,2013年回国后发明纳米新材料,被国际权威杂志《科学》称为"可以为世界解渴"的人,有望带来高效太阳能海水淡化的产业突破。
前不久,南京大学和江苏射阳经济开发区正式签约,朱嘉教授的"高效太阳能海水淡化"技术成功转化,将建成日产500吨纯净水的海水淡化生产线。
南京大学现代工程与应用科学学院教授、博士生导师朱嘉:这个技术最吸引人的地方是,我不需要其它的能源,我只需要太阳光跟水。这个水基本上可以是任何的水质,海水、盐碱水、苦咸水或者是生活污水,配上我们这个材料,我就可以提供很清洁的可饮用水。
美国斯坦福大学博士毕业的朱嘉,在纳米材料和太阳能转换方面的研究处于国际前沿,2013年获得美国名校教职岗位,他却选择了放弃百万美元高薪。
作为纳米科学的研究者,朱嘉对于过去十多年来纳米材料的发展速度备感欣慰。
一块外表漆黑、看似普通的金属材料扔进海水里,顷刻间原本苦咸的海水就可以变成饮用水。这样的场景看似在科幻小说里才能实现,但如今,借助中国科学家的努力,它已经逐渐变成了现实。
这个把幻想变成现实的科学家,就是青年“973”首席科学家、“青年千人”、南京大学现代工程与应用科学学院教授朱嘉。作为新一代的海归科研人员,他正在基于微纳结构材料的太阳能转化之路上越走越远,越来越赢得外界的认可。
本科毕业于南京大学攻读物理学,朱嘉此后选择去美国斯坦福大学留学,师从纳米材料国际权威崔屹教授,顺利获得斯坦福大学电子工程系硕士和博士学位。
朱嘉介绍,在美求学期间,也是纳米材料在新能源领域突飞猛进的时期,他和同事一直在这个方向不断深入探索,“我们是国际上把微纳结构用在光伏材料上的第一批科研人。”
彼时,朱嘉的妻子也在硅谷的一家高科技公司工作,为公司所赏识,事业发展迅速。在外人眼中,这是一个非常成功的华人家庭。但最后,他还是选择回到母校。
2013年9月,这位拥有两个孩子、“80后”的奶爸放弃国外优厚的科研、生活环境,举家搬到南京。其间,朱嘉的家人在事业上作出了很大的牺牲,但也非常支持。
“太阳能海水淡化产业化有望”。尽管回国的时间不算太长,但朱嘉在自己的科研领域已经取得了一系列的成果。在国家自然科学基金委和科技部相关资助下,他们进行了太阳能海水淡化有关的研究。
根据相关数据,全世界有20亿人存在不同程度的缺水问题。常规的海水淡化主要采用渗透膜等技术,但是传统技术对于基础设施的要求很高,也会造成很大的能源消耗问题。此外,利用太阳能光蒸馏的海水淡化技术低碳环保,但光热转换效率在40%左右,无法大规模应用。
朱嘉团队在国际上首次利用等离激元增强效应,实现了高效太阳能海水淡化,其效率在90%左右。该研究发现,三维铝颗粒等离激元黑体材料是实现高效率太阳能海水淡化的绝佳体系。
首先,等离激元铝黑体材料具有宽太阳光谱超高光吸收效率,确保了海水淡化过程中光热转换效率大大提高;其次,铝纳米颗粒的局域等离激元光学共振效应使得漂浮在水面的紧密排列的铝颗粒附近区域产生极高的局部温度和电磁场增强效应,非常有利于快速有效的淡水蒸汽产生。
如今,朱嘉团队不断创新,研发出低成本、可折叠、便携式的水净水化装置,只要有太阳,随时随地就能把海水、污水变成饮用水。不仅不用建大型水处理厂,不造成能源消耗,还能把传统的太阳能转化效率翻倍提高,让高效太阳能海水淡化的产业化成为可能。
“测量表明,淡化后的水质为优于世界卫生组织标准的可饮用水,且材料的淡化性能表现出良好的稳定性和耐用性。”朱嘉表示,这项技术的成本非常低,未来太阳能海水淡化的大规模产业化非常有希望。
目前,朱嘉团队发现的这种新材料,已经获得了外界高度关注。中外诸多企业和公益组织纷纷与之联系。事实上,这种技术有着非常广泛的拓展前景。它不但可以用于海水淡化,也可以用于污水处理。目前,朱嘉正在和各方进行合作,推动该技术的进一步完善与发展。
作为纳米科学的研究者,朱嘉对于过去十多年来纳米材料的发展速度备感欣慰。他认为,纳米材料在太阳能、锂电池、显示、热电等领域有着非常广泛的前景和应用,科学家在实验室已取得了很多进展,“预计未来5到10年,纳米材料在能源领域会有大规模的应用。”
尽管回国不久,朱嘉也已获得了多项重要国际和国家级学术奖项,并获得了国家自然科学基金委群体及面上项目、国家重点基础研究计划(青年“973”)等的资助。对于中国的科研环境,他表示在不断地改善,前景非常看好。作为青年科研人员,只要摆正心态,踏踏实实做科研,就一定能够取得成就、获得认可,“做任何事情都会遇到困难,关键是这条路你是不是认为值得为它而奋斗。”
“我国政府对于科研向来是保持坚定不移的支持态度,这对青年科研人员来说非常重要。科学研究,尤其是基础科研,本来就需要有稳定、长期的支持。只要再稳定支持20年,我国的科研水平一定能再迈上一个台阶。
朱嘉:我们现在"一带一路"国家战略需求,丝绸之路沿线和海上丝绸之路沿线有很多都是沙漠或者海岛、海洋。利用当地的太阳光、当地的水源,来提供清洁用水,其实我想有巨大的需求。
顶级学术期刊《科学》专门报道称,他这项"新的水纯化技术,可以为世界解渴"。越南、巴基斯坦等国的机构也纷纷来信咨询。朱嘉也因此作为"科技先锋"入选《麻省理工科技评论》去年评出的全球35名35岁以下创新者榜。
中科院院士祝世宁:以后地球上最缺的可能就是清洁水,你不要看海水很多,遍地是海洋,但是它不能够被直接使用,也不能够被直接饮用。他这种技术,这种材料,是一个变革性的技术。效率高,对环境没有污染,如何把我们的科研成果跟国家的需求结合起来,一批这样的年轻人正在快速成长起来,并且承担着科研上的越来越多的重任。
来源央视网 转载:环境人EnvPeo