近日，我校机械工程学院宋继田教授、徐庆教授团队在工程技术TOP期刊《Chemical Engineering Journal》发表题为“Strategy for Regulating Hydrogel Pore Size through Ultrasound-Assisted Directional Freezing for Enhanced Interfacial Evaporation”的研究性论文。宋继田教授课题组长期专注于液体食品与生物物料热力蒸发浓缩技术及装备研发。本研究在课题组原有研究基础上，实现了热力蒸发与光热蒸发的结合与创新突破，为液态食品的蒸发浓缩过程提供了新的技术思路与解决方案，展现出广阔的应用前景。机械工程学院宋继田教授为通讯作者，天津科技大学为第一作者单位。

2021年世界气象组织（WMO）报告指出，全球超过20亿人面临清洁水资源不足的问题，预计到2050年这一数字将激增至近50亿。太阳能驱动界面蒸发（SDIE）技术因其低碳排放、环境友好和可持续性等优势，成为水处理技术领域中备受关注的研究方向。

此研究采用超声波辅助定向冷冻技术，通过干预冰晶的成核与生长过程，实现了对水凝胶孔隙结构的精准调控。在定向冷冻过程中，超声波的引入显著细化了冰晶尺寸，降低了孔径分布，从而优化了水凝胶的蒸发性能。研究发现，超声波功率的增加会导致水凝胶孔径尺寸逐渐减小，孔密度逐渐增加，这为制备具有特定孔径和孔密度的水凝胶提供了新的方法。

利用超声波辅助定向冷冻制备的水凝胶在太阳能驱动下表现出卓越的蒸发性能。在一个太阳光强度条件下，蒸发速率高达3.85 kg/m²/h，蒸发效率达到92%。即使在20%的高盐度条件下，该水凝胶蒸发器也能稳定运行，蒸发速率提高了23%。

此研究成果的发表，为光热蒸发技术的应用与发展提供了新的思路和方向，有望进一步推广至如液体食品的浓缩、工业含盐废水处理等领域，具有广阔的应用前景和适用场合。