维度网讯，中国科学院过程工程研究所与深圳大学联合团队提出一种高分子“锁扣”机制，将纳米颗粒编织成三维光热蒸发材料，使太阳能海水蒸发速率大幅提升，并通过户外试验装置实现了从海水淡化到农业灌溉的初步探索。相关研究成果发表在国际学术期刊《先进材料》杂志上。

水资源短缺已成为全球性难题，全球约四分之一人口面临淡水不足问题。太阳能界面蒸发被视为绿色取水途径，但核心瓶颈在于：高性能纳米光热粉体制成宏观器件时，颗粒易团聚、三维结构强度差，且光照会逐渐降解有机骨架，导致材料老化失效。如何让纳米颗粒稳定聚集并保持长效性能，是亟待解决的关键问题。

联合团队从“锁扣”中获得启发。他们先制备出多层空心结构的纳米球壳，以此为连接点，依据高分子与溶剂的相容性原理，使聚酯分子链像缝纫线一样精准穿过球壳细孔，将颗粒牢固缝合在一起，形成一片“纳米森林”般的坚固三维网络。这种结构既防止了颗粒团聚，又构建出高效的水输送通道。

实验数据显示，该结构通过多重散射和吸收，太阳光吸收率达到90.2%；纳米限域空间改变了水分子间的氢键网络，使蒸发同样水量所需能量降低45.7%。单根蒸发体在测试中实现每小时每平方米38.14千克的蒸发速率，是团队此前研发二维薄膜的8.5倍。连续30天的海水加速老化测试中，没有纳米颗粒脱落，且材料在光照下不产生活性自由基，解决了有机基底降解难题。

为将新材料从实验室推向应用，团队在中国科学院过程工程所廊坊工程试验基地，使用20升水热釜与多温区隧道炉，实现了百克级量化生产。通过计算机流体模拟优化排布，团队开发出模块化光伏-光热耦合系统，建成一套0.75平方米的户外试验装置。

自然光照下，该装置每日产淡水20.16升，可满足约10人的基本饮水需求，水质达到世卫组织饮用水标准。产出的淡水已成功灌溉5平方米农田一整年，菠菜、玉米、小白菜等作物均完成完整生长周期，验证了农业灌溉的可行性。全生命周期成本分析显示，装置运行两年后，产水成本将低于市售瓶装水。

研究团队目前正继续优化冷凝效率和系统成本，推动这一技术在沿海缺水地区、海岛及偏远地区规模化落地。

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