DeepTech深科技3月18日讯： 水资源是人类赖以生存的重要资源，人类的生活、生产、发展等都离不开水资源。然而，由于全球气候变暖而导致的干旱、水资源流失、水污染问题、以及世界人口数量的增长，淡水资源短缺已经成为人类面临的重要挑战之一。

利用太阳能生产高效清洁的淡水，被认为是一种环境可持续的方法。自 2014 年“热局域化”概念提出以来，界面太阳能驱动蒸发（ISDE，interfacial solar-driven evaporation）技术引起了极大的关注，该技术将热能定位在蒸发表面以最大限度地减少热损失。

近年来，在提高蒸发性能和有效地获取清洁水方面，太阳能界面蒸发器取得了一系列进步。

除了调整光热吸收体、开发阻盐策略、优化热管理等研究热点，越来越多的研究者开始关注到蒸发系统的水运输调控，许多研究者通过设计一维/二维的水路有效地减少了热损失。

还有一些研究者通过控制材料微观结构或供水方式，以获得最佳水含量，进而实现高效地的能量利用。

但是在这些蒸发系统中，水只能被定量地输送，这并不适用于实际应用场景中不断变化的太阳光。

基于此，陕西科技大学王成兵教授和团队从“能量匹配”的角度出发，设计了一种具有自适应水供给的太阳能蒸发器，它可以在不同光照条件下实现动态的水供给，保证输入能量与消耗能量的匹配。

据了解，该团队侧重于通过水调控实现高效界面水蒸发的研究，这个课题的开展主要就是为了设计具有自适应水供给的蒸发器。在开展工作的过程中主要包含三个阶段。

第一阶段，主要是理清这种蒸发器的设计原则。在传统太阳能蒸发器中，由于水被不断地泵送和回流，蒸发器表面始终维持着恒定的水量。

相反，如果设计具备单向水运输的蒸发器，水供给的主要驱动力则来源于蒸发器表面水的消耗。

随着光照的变化，蒸发表面消耗的水量不同，驱动了水的不断向上输送，因此，这就在光照射与水泵送之间建立了有效的联系。

进一步地，他们猜想如果控制水的运输路径，阻碍水的回流，是否可以实现单向水运输？受电路系统中二极管正向导通反向截止的原理，他们类比到“水二极管”的概念。

为此，他们查阅并学习了有关“拓扑流体二极管”的知识，基于微圆柱形结构的接触角和几何角度的耦合作用，可以允许水单向透过的原理，借此设计了“水二极管”太阳能蒸发器。

具有自适应水-能平衡的光热二极管蒸发器的设计原理（来源：Advanced Materials）

最终，相关论文以《实现光热水二极管蒸发器的自适应水能平衡：在不断变化的阳光下动态最大化能量利用率》（Enabling Self-Adaptive Water-Energy-Balance of Photothermal Water Diode Evaporator: Dynamically Maximizing Energy Utilization Under the Ever-Changing Sunlight）为题发在 Advanced Materials[1]。

而在下一步，课题组主要将针对以下两方面展开深入研究：一是探究可控水膜厚度的太阳能蒸发器；二是设计冷凝集水装置以实现高效地淡水收集。（本刊有删节）详情见DeepTech深科技官网