摘要：面对全球水资源短缺，界面太阳能蒸汽生成（ISSG）技术因其高效、环保、可持续而成为研究热点。迄今为止，已经开发了各种光热材料来增强蒸发性能，并且基于这些材料的不同特征，学者还设计了具有不同结构的蒸发器。例如仿生结构，几何拓扑结构，Janus结构等。这些基本研究揭示了设计高质量ISSG蒸发器的原理：1）有效的光热转化效率，2）足够及时的供水，3）有限的热传递或最小化的热量损失，以及4）较低的蒸发焓。但是，这些策略的实施似乎已经达到了瓶颈，它们的优化或组合已无法进一步提高蒸发率或效率。实际上，提高蒸发率的最直接方法是通过在材料表面上方加强热对流，这解释了为什么吹风机可以快速吹干湿的头发或衣服。鉴于此，本研究提出通过结构设计调控热对流，以构建高效的太阳能界面蒸发系统并用于海水淡化、污水处理等。首先采用COMSOL模拟，探究了蒸发器结构设计对界面热对流及热分布的影响。随后，通过3D打印模具辅助，制备了一种“甜甜圈”结构水凝胶蒸发器，以实验验证热对流在强化蒸发性能中的关键作用。研究结果表明，该结构通过移除传统蒸发器中心的“蒸发死区”（evaporation dead zone），有效优化了界面热分布与空气对流，进而显著提升了蒸发性能。模拟与实验结果共同证实，热对流的显著增强改善了蒸发系统的质量传递与热量传递。具体而言，优化后的蒸发器（PTMC-3）实现了高达 3.47 kg·m⁻²·h⁻¹ 的蒸发速率，相较于传统设计提升了66%，且材料使用量减少了12.7%。该研究通过优化结构调控热对流，实现了“更少材料、更高效率”的目标，为高效太阳能脱盐技术提供了新的设计思路。

中文标题：少即是多-太阳能界面光蒸发中的热对流调控新方法，以更少材料实现更高效率

英文标题：Less is More: Reducing Evaporation Dead Zones to Tune Thermal Convection in Donut-Structure Evaporators for High-Efficiency Interfacial Solar Steam Generation

作者：李小可；李金池；邹列；陈梦珊；王浩；杨柳；杨锐；张赫；周英棠

文章链接地址：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202504502