近日，重庆大学能源与动力工程学院李猛教授团队在零能耗太阳能海水淡化技术方向取得新进展，相关成果以研究论文形式发表于Cell Press期刊Device。

  2026年1月，隶属于联合国大学的水、环境与健康研究所发布了一份具有里程碑意义的报告《全球水资源破产：在后危机时代超出水文承载能力的生活》，随后联合国发布新闻警告世界正进入“全球水资源破产”时代。在全球淡水资源日益紧张的背景下，太阳能驱动的界面蒸发脱盐（SID）技术因其低碳、高效的能量利用特性成为重要的淡水解决方案。近年来，该团队围绕微纳仿生固液界面的能质转换与传输问题，开展了系统性的研究探索。团队从自然界动植物中汲取灵感，通过精细化调控微纳结构、多物理场协同以及系统构型创新，致力于解决界面光热蒸发中能量利用率低、盐分结晶以及蒸发冷凝相互干扰等关键瓶颈。团队前期开展了界面光热转换材料的多尺度仿生设计与内部传质机制研究。针对薄膜材料厚度受限导致的光吸收不足问题，引入周期性脊阵列构建复合膜，利用光限域效应削弱表面反射，在超薄结构下显著提升了光吸收与光热转换效率（Nano Energy,2021,89,106443）。为进一步优化材料热管理，课题组选用生物质废料开发出具多级自相似特征的分形碳骨架，利用宏观深孔强化光热聚集，并辅以纳米孔洞抑制辐射热损，实现了跨尺度结构上的光热协同（Adv. Funct. Mater., 2021, 31, 2007648）。此外，团队以生物质丝瓜络为基材创制了三维维管束蒸发器，利用微纳维度的温度梯度激发马兰戈尼对流加速水输运，并借助受限空间内的羟基活化水分子，实现了从宏观孔道结构到分子尺度传质的协同调控（Nano Energy, 2023, 114, 108631）。

    在微观结构优化的基础上，团队人员进一步揭示了多物理场耦合对界面脱盐性能的提升机制。针对传统反式蒸发与电容去离子技术难以兼顾高产水量与抗结盐性能的问题，团队提出了热场与电场多物理场耦合策略，开发了多级高通量光热-电耦合淡化装置（HPED）。研究表明，电场的引入可有效调控水分子氢键结构，将蒸发焓从2453.68 kJ/kg降低至 1916.94 kJ/kg，并有效抑制了蒸发界面的盐分结晶。同时，热场加快了电解质离子的迁移速率，进一步提升了脱盐效率。测试结果表明，五级串联的 HPED 原型在1个标准太阳光下产水量可达3.25 kg m⁻² h⁻¹，能耗较传统装置降低了33.84%（Desalination, 2026, 624, 119878）。

本工作中，针对光热海水淡化装置运行中传质受限问题，借鉴热管高效相变循环原理，创新性设计垂直式零能耗光热蒸发产水装置，通过蒸发与冷凝单元空间解耦、双润湿性界面传质调控及微腔毛细强化冷凝等创新策略，有效解决了传统界面蒸发装置蒸汽滞留、界面热阻过大等难题。户外实测表明，该系统峰值产水速率达 5.57 L m⁻² h⁻¹，为零能耗太阳能海水淡化技术提供了可行的思路。

文章亮点

热管式垂直解耦构型：将蒸发单元与冷凝单元在轴向方向上空间解耦，从根本上避免了传统前置式装置中光线与蒸汽的相互干扰。

双润湿性界面传质调控：亲水碳毡（蒸发膜）与疏水PVDF纳米纤维膜（透气膜）的层叠结构，实现了液体输送与蒸汽逸出路径的分离，消除了蒸汽滞留区，传质效率显著提升。

  微腔毛细强化冷凝相变：采用具有毛细内壁的铜管，利用微腔体结构降低成核能垒，并通过毛细力快速排出冷凝液，实现高效的滴状冷凝。

近年来，该团队围绕仿生界面材料与界面光热转换方向，研发出一系列高性能仿生光热材料与零能耗蒸发器，系列工作得到了重庆大学廖强教授团队、上海交通大学王如竹教授团队、厦门大学侯旭教授团队的大力支持。团队同时联合香港城市大学校长Freddy教授团队协同攻关，研发多级高通量光热电耦合海水淡化技术样机：该装置耦合跨界面蒸发与电容去离子脱盐技术，通过热场与电场协同作用降低蒸发焓、加速离子迁移，兼具高产水、低能耗、长期稳定运行等优势。该项目荣获第五届亚洲创新发明展览会金奖。该团队坚持基础前沿研究与应用研究并重，持续深化与新加坡国立大学、香港城市大学、宾夕法尼亚大学、新加坡庭步苏科技等机构的国际产学研合作，加快推进成果转化与规模化应用，助力重庆构建“416”科创高地，为区域新能源产业高质量发展注入新的动能。