近年来，全球淡水资源短缺问题日益严峻，已成为制约经济发展与人类生存的重要挑战。尽管地球上水资源总量十分丰富，但其中可直接利用的淡水仅不足1%，且分布极不均衡。随着全球人口迅速增长、工业化进程不断加快以及气候变化带来的极端天气频发，水资源供需矛盾日益突出。据统计，全球已有超过20亿人面临安全饮用水短缺的困境，而传统的海水淡化与水处理技术，如反渗透和热蒸馏，普遍存在能耗高、成本昂贵的问题，难以满足日益增长的用水需求。因此，如何充分利用太阳能、风能等可再生能源，实现高效、低成本且环境友好的淡水获取，已成为当前科研领域亟待攻克的关键课题。

近日，光电智能化团队李博首次提出了风能—太阳能协同界面水蒸发技术，研究团队成功设计并制备了一种倒V形三维（3D）蒸发器，其采用石墨纳米粉（GNP）与聚偏氟乙烯（PVDF）为原料，通过冷冻铸造技术制得具有优化孔隙率和互联微通道的独特微结构。此结构不仅大大增强了材料的亲水性，促进了水分的快速输运，还将水的等效蒸发焓降低至约1130 kJ kg^-1，使得界面水蒸发更为高效。实验结果显示，在1个太阳光照（1.0 kW m^-2）下，无风时蒸发器在纯水中的蒸发速率可达5.73 kg m^-2 h^-1，在4 m s^-1风速条件下，蒸发速率跃升至16.68 kg m^-2 h^-1。在20 wt% NaCl溶液中，蒸发器在连续18小时运行中，依然保持了约4.35 kg m^-2 h^-1（无风）及7.15 kg m^-2 h^-1（4 m s^-1风速）的高效蒸发，同时倒V形陡倾设计有效防止了盐结晶的堆积，确保了长期稳定运行。这一成果为利用太阳能与风能实现可持续水资源获取提供了全新思路。其卓越的蒸发性能和抗盐堆积设计不仅为太阳能界面水蒸发技术的发展奠定了坚实基础，也为海水淡化、污水处理、盐资源回收等领域的技术革新开辟了新的机遇。

三维蒸发器制备示意图

三维蒸发器在纯水中的蒸发性能

三维蒸发器在高浓度盐水中的蒸发性能

研究成果以“Wind-Solar Coupled Interfacial Water Evaporation Using Microstructure-Optimized 3D Evaporators with Low Equivalent Enthalpy of Vaporization”为题于2025年2月18日在线发表在国际知名刊物《Chemical Engineering Journal》（中科院一区TOP，IF=13.4），浙江工业大学为唯一单位，物理学院李博为第一作者和通讯作者。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.160798