太阳能驱动的界面蒸发具有提高能源利用效率的巨大潜力，并为可持续的海水淡化和净水技术提供了一种手段。尽管合理设计蒸发材料和表面对于界面太阳能蒸发过程必不可少，但对于调整太阳能蒸发器的表面润湿性状态以加快蒸汽产生速率这方面的探索不是很多。近日德克萨斯大学奥斯汀分校余桂华教授课题组展示了带有疏水岛状的亲水性水凝胶蒸发器（PSH），实现了超快的太阳能驱动水蒸发。

文章要点：

1）使用片状表面水凝胶蒸发器（PSH）通过合理调节其表面润湿性，可以加快太阳能驱动水蒸气的产生速度。亲水区域容纳厚度增加的水膜，以减少最外层水分子与水凝胶表面之间的相互作用，从而增强蒸发通量。同时，大量的水分子从伸长的水接触线附近的疏水区域扩散，也有助于超高效蒸发。

2）MD模拟为表面润湿性如何影响水分子的蒸发行为提供了分子基础，从而使蒸发速率比均匀亲水性表面的蒸发速率提高了1.2倍。

3）通过控制疏水岛状的表面覆盖，PSH蒸发器实现了创纪录的太阳蒸气产生速率（4.0 kg m^-2h^-1），在1次太阳照射下总效率为93％。

4）3D打印的便携式太阳能净水原型机进一步证明了从海水和小溪水中高效生产净水的能力，这暗示了其在各种淡化和净水用途中的潜力。

总之，通过合理设计疏水性图案的大小，形状和密度，可以将斑驳的润湿表面策略应用于能量，水，环境应用的其他高级材料。

Guo, Youhong, et al, Tailoring surface wetting states for ultrafast solar-driven water evaporation, Energy Environ. Sci., 2020

DOI: 10.1039/D0EE00399A

http://dx.doi.org/10.1039/D0EE00399A