青岛水大会专家访谈系列（三）丨朱嘉教授：他用界面光热转换淡化海水 欲为世界解渴

第一次接触朱嘉教授，是做为973评审专家听取他的申请汇报，作为国家基础研究最高水平项目，朱嘉留学美国，获斯坦福大学电子工程系硕士和博士学位。2016年8月入选美国《麻省理工学院技术评论》第十六届全球35岁以下创新者榜单，先声夺人，基础扎实，回国后着重在纳米材料开发利用方面的研究，他的一篇关于太阳能海水淡化“黑金”的文章被国际权威杂志《科学》称为“可以为世界解渴”。

朱嘉现为南京大学现代工程与应用科学学院教授，80后“青年千人计划”专家，科技部“青年973”首席科学家。他的关于太阳能、纳米材料、海水淡化的研究成果被国际学界称为2017年最有前景的创新，他的这一研究方向必然对海水淡化以及水资源带来革命性的变革！前不久，南京大学和江苏射阳经济开发区正式签约，朱嘉团队的“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。青岛国际水大会约请朱嘉教授做专题报告，让我们共同期待吧！

——中国水利企业协会脱盐专业委员会

会长 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，超过6.63亿人的住所附近没有安全水源，他们需要花费大量时间排队或长途跋涉到较远的地方打水，还要应对饮用被污染的水对他们的身体健康造成的伤害。

今年的世界水日，主题是“用大自然战胜水资源挑战”，旨在探讨人类如何利用大自然克服21世纪的水资源挑战。人类的智慧是无穷的，在面对水资源挑战的时候，总是上下求索，积极应对，比如这位研究出海水淡化的利器“黑金”，被称为“为世界解渴”的南大教授——朱嘉。

朱嘉是南京大学现代工程与应用科学学院助理院长、教授、博士生导师，科技部“青年973”首席科学家、江苏五四青年奖章获得者、江苏省“六大高峰人才”、江苏省“双创人才”。他在南京大学物理学专业获学士学位，后留学美国，获斯坦福大学电子工程系硕士和博士学位。2013年，他放弃美国名校教职岗位，积极响应国家引进高层次人才的号召，入选中组部“青年千人计划”，回到母校南京大学，投身高校科研与教学一线。

至今，他已在Nature Nanotechnology、Nature Materials等高影响力学术期刊发表论文40余篇，被SCI引用2000余次，并且有多篇论文被选为Nature Nanotechnology等杂志的内/外封面。此外，他还出版了英文书籍一章，申请了5项国际专利，受邀在政府、国际会议及世界著名学府做过40多场专题报告，是30多个国际学术期刊的特约审稿人。

朱嘉教授曾获“杜邦青年教授奖”、知社“2016中国十大新锐科技人物”、2016年度中国留学人员创新创业50人榜单、饶毓泰基础光学奖优秀奖、2016年度麻省理工科技评论全球青年创新人物、中国侨界贡献奖创新人才奖、美国化学学会无机化学青年科学家奖、美国材料学会研究生金奖、中国政府优秀留学生奖等，虽然有诸多荣誉加身，但是他并没有停止自己探索世界的脚步，依然像上满发条的钟表一般忙碌着。

他在太阳能污水处理和资源回收、太阳能海水淡化、低维材料光学、热学调控、微纳结构太阳能光-热-电能源转换等方面开展了系统性的研究工作，研究项目服务于能源、环境相关重大需求，在高效太阳光-热转换、新型高效太阳能海水淡化等方面已取得多项具有重要创新意义和应用价值的成果。经历了一次次的突破，一层层的积淀，其最新研究成果——海水淡化的利器“黑金”，在国内外学术界和产业界均产生轰动，多次被Science、Nature Photonics、Science News、国家自然科学基金委网站、科学网、人民网、参考消息等国际和国内科学、大众媒体深入报道，其中国际权威杂志《科学》志以“新的水纯化系统，可为世界解渴”为题，高度评价了此项工作。

国内外媒体对微纳结构材料及技术的报道

“纳米黑金”，简单来说，就是基于微纳结构的、并且是目前世界上已知最“黑”的光吸收体材料。据了解，这项先进的技术是目前世界上光吸收波段最宽，光吸收最高效的光吸收体，在国际上首次利用金属纳米等离激元增强效应实现了高效太阳能海水淡化，其能量传递效率约90%，创世界纪录！而且，使用“纳米黑金”淡化前后盐度降低4个数量级，产水速度快、产水质量高、适用于各种水质，并且不需要其它能耗，只需太阳能即可！

本次2018（第十三届）青岛国际水大会也有幸邀请到了朱嘉教授作为演讲嘉宾。下面，让我们一起走近这位长期以来勇于开拓、扎实奋斗，用智慧、天赋和勤奋，实现着报效祖国和服务社会理想的朱嘉教授。

朱教授，我们都知道经过一系列技术的更新换代，您带领课题组研制的“纳米黑金”这项技术可以说是走在了世界前列，那么您在研究“纳米黑金”技术的过程中，有没有遇到过什么特别棘手的问题，您又是怎么解决的呢？

这个过程得从2013年9月说起，那是我已在美国硅谷呆了8年之后，刚刚回到母校南京大学。在一次镀膜实验中，我们发现薄膜一面呈现金色，一面是黑色。测试后发现，它能在200纳米-25个微米的范围内有超过99%的光吸收。也就是说，从紫外到中红外的区域内几乎所有的光都被吸收了。这么大的带宽，这么高的吸收，一直是这个领域的人在追求的，也就实现真正意义上的“黑体”。我们就琢磨、研究这一黑体的机制及用途，我们发现这个薄膜可以漂浮在水面上，而且可以把水快速蒸发掉。很自然就有了后来光热海水淡化的事情。

当然，每一项技术在向前推进的过程中都需要解决各种各样的问题，我们也同样如此。比如材料的韧性、稳定性、抗表面结盐、降低成本等等问题都很重要，也亟需解决。这些问题是挑战的同时也是机遇，我们没有捷径，靠的也只是团队成员紧密合作，踏踏实实把一个一个的小目标不断实现。

本次组委会很荣幸得邀请到您参加2018（第十三届）青岛国际水大会，您在现场会给我们带来什么演讲？可不可以提前给我们透露一点内容？

首先，非常感谢组委会的邀请，很荣幸能够参加本次青岛国际水大会。借此机会，我想向各位朋友分享一下我们团队的界面光热转换-太阳能水处理技术。这个报告主要分为以下几个部分：干净的水资源短缺，现有海水淡化技术及特点，便携式、个人化净水方案的提出，材料及研发进展，太阳能水处理技术的应用前景等。

等离激元吸收体的内部微纳结构（左）与材料照片（右）

基于界面光热转换的水处理技术原理

我们都知道您在太阳能海水淡化等方面做了很多系统性的研究工作，通过您多年的研究，您认为光热海水淡化的未来发展前景怎样？

海水淡化的前景毋庸置疑，其中充足的淡水资源意义重大。即便在南水北调工程每年向中国北方输送250亿立方米水的情况下，仍有统计数据显示，到2030年，我国沿海地区淡水资源缺口还将达到214亿立方米/年。这相当于河北省一年的用水总量。无疑，海水淡化是一个比较合适的解决方案，也是一个十分有前景的市场。另外，国家发改委、海洋局等相关部门出台的《全国海水利用“十三五”规划》、《海岛海水淡化工程实施方案》等一系列的新政策，也必将再一次把海水淡化的市场化向前推进一大步。

在此形势之下，光热海水淡化技术的特点及其发展前景也就显示出来了。光热海水淡化技术的特点就是除了不需要外部能量输入，只需要太阳能，能耗低、成本低、多种水质都适用。基于该技术衍生出了便携式应急海水淡化装置、规模化漂浮式海水淡化设备等方向。特别是便携式应急海水淡化装置或有希望像灭火器一样作为应急救生设备向渔船、舰艇列装。当然，也希望与各位同仁进行深层次的交流与合作。

我们“青岛国际水大会”可以说是从“海水淡化与水再利用”起家，逐渐发展成了一个全球性的水资源解决方案平台。您对“海水淡化与水再利用”行业的未来发展有没有感悟可以与我们分享一下？

首先，海水淡化和水再利用都是市场规模非常大的领域，也蕴含着许多极具吸引力的科学问题。在可饮用的淡水匮乏和淡水污染治理高压的大背景下，海水淡化和污水处理再利用，甚至污水零排放，已经不再简简单单是企业的任务，其中一些急需技术攻关的问题，同样也需要科研工作者的积极参与。所以，我们不妨抱着开放的态度，多交流，多合作，一起为充足的、干净的可饮用水和绿水青山出一份力。

感谢您的解答，作为这个行业内的专家，相信您对我们“青岛国际水大会”的工作也有一些自己的独到见解，在我们的未来拓展方向上，您能不能给我们一些建议？

青岛国际水大会的消息，我本人其实一直都有关注的。不止可以为从事海水淡化的合作伙伴提供高效合作的平台，也为与水处理有关的问题的解决和合作提供了更多可能。也期待在很多大家共同关注的领域，比如零排放，在通过大会的平台找到更多志同道合的朋友多交流、学习、合作。