面向海岛、远洋船舶及应急救援等离网场景淡水获取难题，浙江海洋大学“蓝海‘净’源”团队将纳米光热材料与三维数字化制造技术相结合，研发出一种轻量化、模块化太阳能界面蒸发海水淡化装备。该装置光吸收率达97.64%，最高蒸发速率达1.32 kg·m⁻²·h⁻¹，蒸发效率达94.64%；经水质检测，淡化后水样主要离子去除率均超过99.9%，TDS降至50 mg·L⁻¹以下，为偏远海岛、远洋船舶等场景提供了一种太阳能驱动的分布式淡水获取方案。
从“体相加热”转向“界面蒸发”
海水淡化是缓解淡水资源短缺的重要技术路径。然而，对于远离陆地的海岛、远洋船舶和海上作业平台而言，传统集中式淡化设备往往存在设备体量大、能源需求高、基础设施依赖强等问题。在缺乏稳定电力供应的条件下，如何利用太阳能实现便携、高效的淡水获取，成为分布式海水淡化领域需要解决的问题。针对这一需求，浙江海洋大学“蓝海‘净’源”团队将研究重点放在太阳能界面蒸发技术上。与传统海水淡化过程中对大量体相水进行整体加热不同，太阳能界面蒸发通过将光热转换集中在水体表面，使有限区域内的水快速汽化，从而降低无效体相加热造成的能量损失。在此基础上，团队构建了纳米光热材料与多级水输运结构协同的太阳能蒸发体系，使光能吸收、热量利用和水分输运在界面区域实现协同调控。
纳米复合光热材料提升太阳能利用效率
高效吸光和局部热转换，是太阳能界面蒸发装备实现高效运行的基础。团队研发了碳包覆氧化亚铜复合铜纳米材料（C/Cu₂O@Cu），并构建微纳多孔光热结构。其中，碳材料能够增强宽光谱光吸收，结合铜基材料的热传导特性，使装置在200–2500 nm波段具有较高的太阳能利用能力。测试结果显示，该光热体系的光吸收率达到97.64%。在光热转换的基础上，团队进一步借鉴植物导管中的水分输运机制，通过多层梯度结构实现水分的毛细输运与热量隔离，使水能够持续输送至蒸发界面，同时减少热量向主体水体的无效传递。在实验条件下，该装置最高蒸发速率达到1.32 kg·m⁻²·h⁻¹，蒸发效率达到94.64%。这意味着，太阳能并非需要先加热整个水体，而是可以更加集中地作用于水-气界面，从而提高有限太阳能输入下的水蒸发效率。
3D打印让实验室结构走向装备化
对于太阳能界面蒸发技术而言，高蒸发速率并不等同于能够实际应用。蒸发产生的水蒸气如何快速输运、冷凝并收集，以及如何将供水、隔热、蒸发和冷凝等功能集成到一个完整装备中，同样是工程化过程中需要解决的问题。针对这一问题，团队引入三维数字化建模与工业级3D打印技术，将供水流道、蒸发腔体、蒸汽迁移通道和冷凝结构进行一体化设计。这种设计突破了传统平面蒸发器在结构集成方面的限制，使复杂内部流道能够通过数字化建模直接转化为实体结构，并可根据不同应用场景快速调整尺寸和结构。装备整体采用模块化设计，核心光热功能膜轻薄，整体装备质量不足200克，具有较好的便携性。同时，依托3D打印制造方式，可针对不同应用环境进行快速设计和加工，为后续模块化扩展和规模化制造提供了条件。
从实验室测试走向真实海况验证
为了进一步验证装备在实际海洋环境中的运行性能，团队在浙江舟山开展了连续14天的户外测试。在3.5%和5%盐水以及强风浪模拟条件下，装置表现出较好的抗盐析能力，运行过程中未出现明显流道堵塞和涂层脱落现象。水质检测结果显示，经装置处理后的海水中，Na⁺、K⁺、Mg²⁺和Ca²⁺等主要离子的去除率均超过99.9%，处理后水样的总溶解性固体（TDS）降至50 mg·L⁻¹以下，达到文中所采用的WHO饮用水限值评价要求。相关材料还进行了细胞毒性检测，结果显示具有良好的生物安全性。从实验室材料性能测试到户外连续运行，团队正在进一步验证太阳能界面蒸发技术在真实海洋环境中的稳定运行能力。
面向海岛、船舶与应急供水场景
“我们不仅是在实验室开发一种新型光热材料，更希望打通从材料设计、结构制造到装备应用的完整技术链条。”团队负责人表示。从应用场景来看，这一装备主要面向具有离网、分布式和便携式淡水需求的场景。在远洋船舶上，可利用太阳能进行海水淡化，降低长周期航行过程中淡水储运和补给压力；在偏远海岛，可通过多模块并联方式拓展淡水制备能力；在自然灾害导致电力和供水基础设施受损的情况下，也可作为一种独立于传统电网的应急淡水获取装备。相比大型集中式海水淡化系统，这类太阳能驱动的小型化装备并不试图替代现有大型淡化工程，而是针对**“小规模、分布式、离网化”淡水需求**提供新的技术路径。
让太阳能成为离网淡水获取的新动力
太阳能界面蒸发技术正在从单一材料研究逐渐向结构设计、装备制造和实际应用延伸。浙江海洋大学团队此次将纳米光热材料、仿生水输运结构与3D打印制造技术结合，探索了从材料到装备的一体化设计路径。下一步，团队将继续围绕大面积应用、长期海洋环境稳定性、抗生物附着和耐腐蚀等问题开展研究，并推进更大面积的近海示范验证。对于海岛、远洋船舶和应急救援等特殊场景而言，未来的淡水获取或许不再完全依赖大型基础设施。一束阳光、一片海水，通过高效的界面蒸发与装备化技术，也可以成为分布式淡水供应的一种新选择。
