面对淡水资源短缺的全球性危机，亟需开发新的脱盐技术，以期从海水或者苦咸水中获得安全、清洁的饮用水。目前，已有多种脱盐法被成功应用于实际生产中，例如微滤、超滤、反渗透等。这些方法通过不同机制去除海水中的盐分和其他杂质，为缓解淡水短缺做出了贡献。然而，上述技术在能耗和环境影响方面仍存在一定的局限性。为了寻求更为可持续的解决方案，利用太阳能的海水淡化技术应运而生。这种技术通过太阳能光热转换，将海水转化为蒸汽，进而获得淡水，具有低能耗和环境友好特性，因此受到广泛关注。

近期，中国科学院新疆理化技术研究所分离材料与技术团队研究人员设计了一种具有三维拱形结构的玄武岩纤维基高效海水淡化蒸发器。在材料方面，通过聚吡咯改性玄武岩纤维表面，极大地提高了纤维表面的光捕获能力，从而促进海水高效蒸发。在结构方面，玄武岩纤维之间能够形成独特的3D互联水运通道，使蒸发材料具有良好的毛细管作用，确保了海水淡化过程中充足的水供应，并促进了太阳能蒸发器的自清洁能力。同时，蒸发器的三维拱形结构极大地增强了水分输送能力，抑制了热传导损失，在一个标准太阳光照射下的蒸发率高达3.61 kg/m²/h，远高于二维蒸发器的蒸发率 (1.68 kg/m²/h)。该蒸发器在长期室外蒸发实验中仍然表现良好，日供水量可达18.80 kg/m²。此外，蒸发器还表现出优异的耐海水腐蚀和抗盐污堵能力。进一步采用模拟计算的方法，利用马兰戈尼效应（Marangoni效应）解释了蒸发器的自清洁原理：热驱动的马兰戈尼流加速了材料内部水循环，避免了盐离子在蒸发界面的沉积。总之，本文提出的3D太阳能蒸发器这一设计理念使得高效太阳能海水淡化成为可能，同时有效避免了盐堵塞的困扰，该技术为海水淡化行业提供了新的可持续解决方案，以满足全球对淡水资源日益增长的需求。

上述研究成果近期发表在国际期刊（Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects）上，中国科学院新疆理化技术研究所梁存光和艾克热木·牙生为共同第一作者，李慧和马鹏程为共同通讯作者。该工作得到新疆重点研发任务专项和新疆“天山英才”培养计划科技创新领军人才项目资助。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2024.135035