潔凈水源短缺困擾著世界上超四分之一的人口，是引起傳染病、貧窮等問題的根源。太陽能蒸汽發生器技術能在光照條件下直接產生潔凈水源，為水源危機提供解決方法。科研人員通過提升太陽光吸收和光熱轉換效率、降低水的蒸發焓等手段，設計制造了一系列太陽能蒸發器以克服水蒸發過程中高能量消耗與弱自然光輸入間的矛盾，而更高的能量利用效率仍需在熱管理與水輸運的平衡中去探尋。 此外，鹽水在快速蒸發過程中往往伴隨著鹽的結晶，顯著限制蒸發器的光吸收效率降低凈水效率。表面疏水化與構建宏觀水輸運通道這兩個策略被廣泛應用于蒸發器設計以提升耐久性，而超疏水的表面無法消除鹽結晶阻塞水輸運通道的風險，較大尺寸的通道又會造成熱的對流損失。兼具高效凈水能力和抗鹽特性的太陽能蒸發器仍是充滿挑戰的研究課題。

　　近日，中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所研究員張珽團隊在功能化納米通道的柔性水伏產電系統工作的基礎上（Nat. Commun. 2022，13：1043；Nano Energy. 2022，99，107356），通過運用多次凍融方法構建出具有垂直微米通道和離子選擇特性納米通道分級結構的高效抗鹽太陽能蒸發器。由于表面修飾磺酸根和獨特的分級微納結構特性，傘狀蒸發器可有效地減少熱對流損失并降低水的蒸發焓。在一個標準太陽光條件下，蒸發器的凈水速度和能量利用效率分別高達3.683.683.68kg m^-2 h^-1和91.1%。研究通過水伏流動電勢監測證明，具有高表面電勢的納米通道內存在交疊雙電層，賦予納米通道離子選擇性。結合微米通道良好的水輸運能力，蒸發器顯示出抗鹽特性，可在海水條件下長時間（>96 h）保持大于90%的工作效率。

　　該研究協同利用通道尺寸效應和表面特性，制備了兼具高速凈水能力和高抗鹽能力的太陽能蒸發器，并為蒸發驅動的水伏產電器件提供新的構建思路和應用場景。相關研究成果以A highly efficient and durable solar evaporator based on hierarchical ion-selective nanostructures為題，發表在EcoMat上。研究工作得到國家自然科學基金等的支持。

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圖1.太陽能蒸發器結構及工作機制示意圖

圖2.蒸發器光熱轉換及蒸發增強性能 

圖3.凈水器的抗鹽特性及耐久性 

圖4.凈水器對獨墅湖水的凈化能力