在寒冷的冬天，灶台边、汽车排气管中，热气腾腾的水蒸汽随处可见，自然而然地我们会将蒸汽与高温燃烧联系在一起。然而，近日美国莱斯大学的科学家们公布的一项直接从冰水中产生蒸汽的新技术却打破了这种惯性思维，令人感到惊讶。从冰水到蒸汽的飞跃是如何实现的?要具备什么样的“资质”才能成为这项技术的关键材料?“太阳能蒸汽”技术会被应用在生活中的哪些地方？

　　纳米材料上离子共振让水瞬间变成蒸汽

　　记者：1765年，英国发明家瓦特改进蒸汽机，大大提高了它的效率。从那时起，人类文明装上了强健有力的新引擎，世界在蒸汽的推动下进入高速发展的时代。时至今日，在历经电气时代、原子能时代等能源科技的诸多变迁后，蒸汽仍然是目前世界上最常用的工业流体之一。近日，美国莱斯大学的科学家们公布的一项新技术让蒸汽再一次与新能源“联姻”，引起公众的关注。科学家称可利用纳米粒子直接将水转换成蒸汽，甚至于在冰水中该方法同样有效。苗研究员，请您为我们介绍一下这种变化是如何实现的吗?

　　苗蕾：好的。这项“太阳能蒸汽”技术的关键，就在于研究人员发现了金属纳米粒子的表面等离子共振可以大幅增强吸收太阳光的能力，并将其利用到太阳能蒸汽领域，从而使传统的太阳能光热转换材料更具威力。当将这些纳米粒子材料浸没在水中并暴露在阳光下时，它们会急速升温，而且很快温度就能超过水的沸点。在它们的“带动”下，几乎瞬间容器内就能产生水蒸汽。

　　记者：为什么这种纳米粒子会在阳光下急速升温?

　　苗蕾：金属纳米粒子在小到一定尺寸的时候就会产生表面等离子共振(SPR)的物理现象，由于共振致使电子吸收了光能量，从而使反射光在一定角度内大大减弱。当光线照射到水上时，这些粒子迅速升温，超高的温度可以让其周围的水直接汽化。而包裹在纳米粒周围的水蒸汽又可以形成一层隔热层将其他较冷的液体隔开，使得纳米粒附近的水域温度越来越高。而当粒子周围的包裹气体越来越多后，产生的浮力将粒子浮到表面，大量水蒸汽爆开迅速释放到空气中，然后粒子再沉到水底继续吸热，产气，上升，释放，下沉如此循环往复。

　　记者：用这种方法制造出来的水蒸汽可以达到多高的温度?

　　苗蕾：莱斯大学的研究者们给出的结论是在1atm(标准大气压)下，蒸汽可以达到100℃左右。从太阳能光热转化的角度来讲，这是不可思议的。当然根据上面我讲过的原理，大家不难发现，随着实验条件不同，产生的水蒸汽温度也会有所差异。比如相同面积的纳米粒子被高度聚焦的太阳光照射所产生的热量，肯定会与相对分散的太阳光直接照射产生的热量不一样，自然水蒸汽的温度也就会不一样。从目前公布的资料来看，与温度相关的聚光比、受光面积等关键指标还没有明确的记载，所以我们无法精确地下结论。

　　记者：近年来太阳能利用技术层出不穷，而太阳能转换效率一直是这个领域关注的焦点。那么我们谈到的这项技术效率如何?

　　苗蕾：这个研究团队的科学家认为该技术能把约80%的太阳能转化成蒸汽能。如果通过当前的蒸汽涡轮机发电，那么其总体效率可达到24%。而我们比较熟悉的光伏太阳能电池板的综合能效通常在15%左右。研究人员认为，随着技术的进一步完善，效率仍有提升的空间。

　　其实，液体中的纳米颗粒吸收太阳能的效率达到90%左右都是可能的，但是问题是吸收热能以后的转换效率，这个部分我没有试验过，不能轻易评价。