文章概述

近日，中国科学院过程工程研究所与深圳大学联合团队在太阳能海水淡化领域取得重要进展。相关研究成果以 “Interlocking Stabilized 3D Photothermal Nano-Architectures Enables Distributed Solar Desalination” 为题发表在Wiley期刊Advanced Materials上。成果发布后，受到《科技日报》、《人民网》、《央视网》、新浪科技、AAAS等国内外多家媒体关注报道，并进入百度热搜榜单。

图文导读

太阳能驱动界面蒸发被认为是绿色获取饮用水的重要技术路径，但其实际应用长期受到材料稳定性和器件放大难题限制。高性能纳米光热粉体在宏观器件中容易团聚，三维结构机械强度不足，长期光照还可能引发有机基底老化失效，影响连续运行能力。

针对这一瓶颈，该团队提出高分子“锁扣”机制：先构筑中空多壳层结构的纳米球壳，再依据高分子与溶剂的相容性原理，使聚酯分子链精准穿入球壳孔道，将纳米颗粒牢固“锁扣”在一起，形成稳定的三维“纳米森林”结构。该结构既抑制了纳米颗粒团聚和脱落，又构建了高效的水输送通道，实现了光吸收、水传输、结构稳定性和规模化制备之间的协同优化。

实验结果显示，该三维光热蒸发材料的太阳光吸收率达到90.2%，蒸发同样水量所需能量降低45.7%，蒸发速率达到38.14 kg·m-2·h-1。在连续30天海水加速老化测试中，材料未观察到明显纳米颗粒脱落，在光照条件下也未检测到活性自由基产生，说明该结构能够有效缓解有机基底光降解问题。研究团队进一步在中国科学院过程工程所廊坊工程试验基地搭建了蒸发器面积为0.75 m2的户外试验装置。自然光照条件下，该装置每日可产淡水20.16 L，指文章投稿时已完成一年的连续运行，水质达到世界卫生组织饮用水标准。产出的淡水已成功用于5 m2农田灌溉，支持菠菜、玉米、小白菜等作物完成完整生长周期，验证了该技术从海水淡化走向农业灌溉应用场景的可行性。

此次研究不仅实现了高效太阳能海水淡化，更重要的是提出了一种纳米颗粒三维宏观组装的新思路。通过高分子链与中空多壳层结构之间的锁扣作用，研究团队为光热材料从实验室验证走向实际装置应用提供了新的解决方案。未来，随着冷凝效率、系统成本和长期户外运行稳定性的进一步优化，该技术有望在沿海缺水地区、海岛和偏远地区的分布式淡水获取中发挥更大作用。

论文信息

Interlocking Stabilized 3D Photothermal Nano-Architectures Enables Distributed Solar Desalination

Dan Yu, Yuanjing Li, Xin Feng, Nailiang Yang, Dan Wang

Advanced Materials

DIO：10.1002/adma.73756

原文链接：https://doi.org/10.1002/adma.73756

期刊介绍

Advanced Materials 是一本超过30年历史，由Wiley出版发行的材料科学类知名权威期刊。期刊聚焦功能材料在化学、物理、生物等各项领域及相关交叉学科的前沿进展，影响力广泛。