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Xiangyu Yin
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Macroporous Double-Network Hydrogel for High-Efficiency Solar Steam Generation Under 1 sun Illumination

Xiangyu Yin et al.Mar 13, 2018
Solar steam generation is one of the most promising solar-energy-harvesting technologies to address the issue of water shortage. Despite intensive efforts to develop high-efficiency solar steam generation devices, challenges remain in terms of the relatively low solar thermal efficiency, complicated fabrications, high cost, and difficulty in scaling up. Herein, a double-network hydrogel with a porous structure (p-PEGDA-PANi) is demonstrated for the first time as a flexible, recyclable, and efficient photothermal platform for low-cost and scalable solar steam generation. As a novel photothermal platform, the p-PEGDA-PANi involves all necessary properties of efficient broadband solar absorption, exceptional hydrophilicity, low heat conductivity, and porous structure for high-efficiency solar steam generation. As a result, the hydrogel-based solar steam generator exhibits a maximum solar thermal efficiency of 91.5% with an evaporation rate of 1.40 kg m-2 h-1 under 1 sun illumination, which is comparable to state-of-the-art solar steam generation devices. Furthermore, the good durability and environmental stability of the p-PEGDA-PANi hydrogel enables a convenient recycling and reusing process toward real-life applications. The present research not only provides a novel photothermal platform for solar energy harvest but also opens a new avenue for the application of the hydrogel materials in solar steam generation.
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2D/1D Hierarchical Hollow NiO@PPy Composites with Tunable Dielectric Properties for Enhanced Electromagnetic Wave Absorption

Xiangyu Yin et al.Jan 16, 2025
The development of diverse microstructures has substantially contributed to recent progress in high-performance electromagnetic wave (EMW) absorption materials, providing a versatile platform for the modulation of absorption properties. Exploring multidimensional microstructures and developing tailored and gentle strategies for their precise optimization can substantially address the current challenges posed by relatively unclear underlying mechanisms. Here, a series of 2D/1D heterogeneous NiO@PPy composites featuring hollow hierarchical microstructures are successfully synthesized using a straightforward strategy combining sacrificial templating with chemical oxidative polymerization. This strategy offers a facile and effective approach to fine-tune the microstructure by adjusting the thickness of the polypyrrole (PPy) coating. This enables the continuous optimization of the dielectric properties and specific microstructures to maximize EMW absorption. Remarkably, the optimized 2D/1D hierarchical hollow NiO@PPy composite demonstrates an ultrathin thickness of 2.3 mm, a wide effective absorption band spanning 5.89 GHz, and a strong absorption intensity of -71.65 dB at a minimal loading of only 10 wt.%. The proposed mild and controllable preparation strategy not only provides insights for further tailoring the optimal dielectric properties of specific structures to enhance the absorption capacity, but also enriches the exploration of the underlying absorption mechanisms from the perspective of microstructure regulation.