太阳能驱动的蒸汽发电（通过太阳能收集蒸汽直接净化水）正在成为一种有希望缓解全球水危机的方法。传统3D蒸发器复杂的空间几何结构阻碍了其可扩展应用。2.5D结构是在二维结构的基础上增加了第三个垂直维度的空间延伸，同时实现了二维结构的可行性和三维结构的性能。有鉴于此，美国东北大学Yi Zheng等人展示了一种互连的开孔2.5D Cu/CuO泡沫基光热蒸发器，该蒸发器通过将平面结构的一端暴露于空气中，能够在一个太阳光照射下实现4.1 kg m^-2 h^-1的高蒸发速率。

本文要点：

1）一步湿法化学氧化法可以将铜转化为黑色的CuO，将高度反光的金属转化为一种显著的光热材料，太阳能吸收率为0.99。Cu/CuO泡沫的微孔结构允许其通过增加入射阳光的反射次数来来收集更多的太阳能，而生长在外表面的纳米结构CuO有效地散射了捕获孔内的阳光。多重反射和散射的增加增强了Cu/CuO泡沫的光热转换，使得该蒸发器具有快速的光热响应。

2）CuO固有的亲水性和Cu/CuO泡沫孔隙内水的表面张力导致了强烈的毛细作用，并有效地将水泵入蒸发界面，使泡沫实现极快的蒸发。同时，开放的孔作为水的通道，将残留的盐排到自由水中，既防止了盐的积累，也阻止了输水通道的堵塞。

3）这种2.5D结构仅将Cu/CuO泡沫一端插入水中，大大减少了蒸发器与自由水之间的接触面积，保护吸收的热量不扩散到自由水，并将热量集中在界面蒸发区域。Cu/CuO泡沫的微细互连多孔结构通过加速水相变化过程显著增强了蒸发性能。此外，Cu/CuO泡沫的双重工作面扩大了接触面积，并有效地将生成的蒸气扩散到空气中。

4）与2D结构相比，这种2.5D结构设计没有消耗额外的光热材料，而且这种设计既保证了机械强度，又保证了长期工作耐久性。脱盐后的纯净水质量远远高于WHO和EPA规定的标准。利用这些可扩展且易于制造的Cu/CuO泡沫的先进特性，这种2.5D太阳能驱动蒸发器在不久的将来将被广泛应用于大规模工程应用中。

Xiaojie Liu et al. An Easy-to-Fabricate 2.5D Evaporator for Efficient Solar Desalination. Adv. Funct. Mater. 2021, 2100911.

DOI: 10.1002/adfm.202100911.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202100911