基于可再生太阳能使盐水界面蒸发的最新进展为缓解全球水资源短缺提供了一条有希望的途径。这其中，获得稳定的水蒸发率一直是该领域的研究重点，其直接关系到产量，而盐在蒸发器上的沉淀则成为一个关键问题。尽管已经证明了具有上疏水层和下亲水层的Janus结构的蒸发器是抑制盐沉淀的有效策略，然而通过某些特殊的有机基团实现的疏水上层在水和高能光下暴露于氧化性化学物质时会遭受光化学氧化，从而导致表面疏水性变差。
有鉴于此，美国加州大学河滨分校殷亚东教授报道了一种Janus蒸发器，该蒸发器不仅具有高蒸发性能，而且还具有可自我恢复的表面疏水性，以保持一致的疏水性。
文章要点
1）研究人员使用低成本和可商购的三聚氰胺泡沫（MF）作为用于快速水传输的初始多孔框架，然后采用了一种坚固而直接的浸涂方法来对泡沫进行改性，使其具有所需的Janus疏水性以实现有效的水蒸发。
2）聚（二甲基硅氧烷）（PDMS）是一种应用广泛的硅橡胶，可通过形成薄涂层来修饰MF泡沫的上部，使顶表面长期保持适度的疏水性以防止氧化破坏。而石墨颗粒嵌入有机硅薄层中，作为一种具有成本效益的光吸收剂，可以增强光热转换。泡沫的下部仍然是亲水的开孔MF，它使Janus结构具有出色的隔热和水传输性能。由于PDMS与两者都有很强的相互作用，使得石墨颗粒与MF框架紧密结合。在浸涂过程中，PDMS前体用溶剂（例如己烷）稀释，以防止在泡沫内形成大块，进而保持其泡沫多孔结构。
3）实验结果显示，上层的亲水-疏水平衡可以通过PDMS的量控制，从而可以方便地优化水蒸发速率。在1个太阳光照下，可以连续运行400分钟或间断工作90 天，蒸发速率稳定在1.38 kg m-2 h-1。更重要的是，由于PDMS具有重建硅氧烷键的能力，其还具有自我恢复的表面性能，可确保一致的疏水性，从而实现长期的耐盐性。此外，所有材料都可以大量购得，有利于实际应用和市场采购。
所开发的Janus蒸发器结合了结构集成度高、长期除盐和高效蒸发的优点，为稳定地从海水中提取洁净水提供了广阔的应用前景。
Jinxing Chen, et al, Janus Evaporators with Self-Recovering Hydrophobicity for Salt-Rejecting Interfacial Solar Desalination, ACS Nano, 2020
DOI：10.1021/acsnano.0c07677
https://dx.doi.org/10.1021/acsnano.0c07677
