太阳能驱动的界面海水淡化被认为是解决全球水危机的一项有前途的技术。近期，东华大学覃小红教授和王黎明教授团队提出了一种基于电纺纳米纤维的新型一体化垂直界面太阳能蒸发器，该蒸发器具有高蒸汽产生率、稳定的全向蒸发和持久的超高盐度海水淡化能力。具体而言，将电纺纳米纤维收集成管状结构，然后喷涂一层致密的交联聚乙烯醇薄膜，使其具有足够的强度来制备垂直阵列蒸发器。一体化蒸发器以单个毛细管为单元，形成多个热局部化界面和蒸汽耗散通道，实现水的分区加热。因此，即使在全向阳光下，纯水中的蒸汽产生率也能超过4.0kg/m²/h，优于现有的蒸发器。此外，由于毛细管力的强大作用，光热层中的盐离子可以有效地输送到毛细管内的水中，随后与大体积水进行交换，这确保了25wt%浓度的盐水在300分钟内的超高脱盐率（≈12.5kg/m²/h，在3个太阳下）。因此，这项工作为发展先进的太阳能驱动界面海水淡化技术提供了一条有意义的途径。

图1.a）传统太阳能蒸汽发生器中水传输、蒸汽耗散和盐结晶的示意图描述。b）垂直界面太阳能蒸发器（V-IEAs）中水传输、蒸发和盐传输的示意图描述。

图2.a）V-IEAs的制备和结构示意图。b）交联剂的分子结构和P（AA-AMPS）交联PVA膜的反应方案。c）PVA和PVA/P（AA-AMPS）薄膜的FTIR光谱。d）提出的PVA/PAN-CNTs复合膜的形态。e）PAN-CNTs纳米纤维和PVA/PAN-CNTs复合膜润湿前后的光学照片。f）P（AA-AMPS）交联PVA涂层前后的力学性能曲线。g）PAN-CNTs纳米纤维和PVA/PAN-CNTs复合膜的水扩散机制。h）PVA/PAN-CNTs复合膜在不同温度和盐水条件下的透气性。

图3.a）纯PAN-CNTs纳米纤维膜和PVA/PAN-CNTs复合膜的吸收率。毛细管阵列蒸发器的光吸收示意图。b）不同直径毛细管在一个太阳照射下的质量损失。c）单个毛细管在一个太阳照射下的（c1）温度分布（单位：℃）和（c2）蒸汽浓度分布（单位：mol/m³）的数值模拟。d）不同毛细管间距的毛细管阵列的蒸发率。e）（e1）毛细管间距为3mm和（e2）1mm时的温度分布（单位：℃）的数值模拟。f）毛细管间距（f1）为3mm和（f2）1mm时的蒸汽浓度分布（单位：mol/m³）。g）不同阳光照射下的蒸发性能。h）恒定强度为1kW/m²时，V-IEAs在不同照射角度下的平衡蒸发速率。i）不同阳光入射角下的蒸发量比较。

图4.V-IEAs的脱盐性能。

图5.a）PVA/PAN-CNTs复合膜的生产过程示意图和b）膜样品（30×180cm）的照片。c）脱盐前后3.5wt%和25wt%盐水中各种离子浓度的浓度。d）海水、净化海水和生活用水的电阻。蒸发前的e）MB和f）MO溶液以及蒸发后相应冷凝水的吸收光谱（黑线）。g）净化前后废水中的重金属离子。h）纯化后的重金属离子浓度。i）用于蒸发和冷凝水收集的室外联合系统的示意图。j）自然光下的室外蒸发：8:00至17:00的光照强度和计算的蒸汽产生率。

该工作以“Making Nanofiber Membrane Stand on End to Construct Vertically Interfacial Evaporators for Efficient Solar Evaporation, Omnidirectional Solar Absorption, and Ultrahigh-Salinity Brine Desalination”为题发表在《Small》（DOI:10.1002/smll.202307005）上。

论文链接：https://doi.org/10.1002/smll.202307005