به گزارش خبرگزاری صدا و سیما ، این پژوهش، سه سازوکار اصلی را در عملکرد این مواد بررسی می‌کند: جذب انرژی خورشیدی، تبدیل انرژی نور به گرما، و در نهایت، تبخیر آب. نکته مهم این است که تنها جذب انرژی کافی نیست؛ بلکه باید این انرژی در محل مناسب متمرکز شود تا از هدررفت آن به حجم آب اطراف جلوگیری شود. به‌عبارت دیگر، اگر گرما به‌جای سطح، در کل آب پخش شود، بازدهی سیستم به‌شدت کاهش می‌یابد.

یکی از راهکار‌های مطرح‌شده، استفاده از ساختار‌های متخلخل گرافنی است. این ساختار‌ها به‌گونه‌ای طراحی می‌شوند که آب را از طریق خاصیت آب‌دوستی (هیدروفیلیسیته) به سطح فعال منتقل کرده و در عین حال، گرما را در همان ناحیه متمرکز نگه دارند. این طراحی هوشمندانه باعث می‌شود تبخیر آب با سرعت بیشتری انجام شود، بدون آن‌که انرژی زیادی تلف شود.

پژوهشگران همچنین به نقش طراحی ساختاری در بهبود عملکرد این مواد اشاره کرده‌اند. ویژگی‌هایی مانند زبری سطح، اندازه منافذ، و میزان آب‌دوستی، تأثیر مستقیمی بر کارایی تبخیر دارند. علاوه بر این، اصلاح شیمیایی گرافن از طریق دوپینگ یا ترکیب با مواد دیگر، می‌تواند بازده تبدیل انرژی را افزایش دهد.

با این حال، مسیر توسعه این فناوری کاملاً هموار نیست. یکی از چالش‌های اصلی، هزینه بالای تولید گرافن و ساختار‌های متخلخل مبتنی بر آن است. این مسئله، استفاده گسترده از این مواد را با محدودیت مواجه می‌کند. از سوی دیگر، پایداری مکانیکی این ساختار‌ها نیز به شرایط فرایند تولید، به‌ویژه میزان کاهش حرارتی، وابسته است؛ موضوعی که می‌تواند بر طول عمر و قابلیت استفاده مجدد آنها تأثیر بگذارد.

یکی دیگر از چالش‌های مهم، مدیریت نمک در فرایند شیرین‌سازی است. در بسیاری از سامانه‌های تبخیر خورشیدی، تجمع نمک روی سطح فعال، به‌مرور زمان باعث کاهش کارایی می‌شود. این پژوهش به ضرورت طراحی ساختار‌هایی اشاره می‌کند که بتوانند این مشکل را کاهش دهند و عملکرد پایدار سیستم را تضمین کنند.

برای غلبه بر محدودیت‌های اقتصادی، استفاده از افزودنی‌های ارزان‌قیمت و پایدار به‌عنوان یک راهکار مطرح شده است. بااین‌حال، هنوز تحقیقات کافی در این زمینه انجام نشده و نیاز به بررسی‌های بیشتر احساس می‌شود. همچنین، توسعه روش‌هایی که نیاز به فرایند‌های دمای بالا را کاهش دهند، می‌تواند به بهبود پایداری و کاهش هزینه‌ها کمک کند.

در نهایت، این مطالعه نشان می‌دهد که آینده فناوری‌های تولید بخار خورشیدی، به ایجاد تعادل میان سه عامل کلیدی وابسته است: کارایی، هزینه و پایداری. گرافن، با تمام مزایایش، هنوز راهی تا تبدیل شدن به یک راه‌حل فراگیر در پیش دارد. اما اگر این چالش‌ها به‌درستی مدیریت شوند، می‌توان انتظار داشت که این مواد نانوساختار، نقش مهمی در تأمین آب پاک و پایدار در آینده ایفا کنند.

نتایج این پروژه درقالب مقاله‌ای با عنوان Mechanisms involved in solar steam generation via graphene-based photothermal active materials منتشر شده است.