近日，我校材料科學與工程學院光熱轉換材料功能化調控及應用創新團隊在材料學國際頂級期刊《Materials Today》上發表了題為“Engineering thin water film and cluster evaporation towards extraordinarily high 2D solar vapor generation”的研究性論文。王成兵教授為論文通訊作者，汪帆博士（已畢業，目前在青海大學工作）為論文第一作者，陜西科技大學為唯一署名單位。

傳統太陽能蒸發器通常采用多孔結構，依賴毛細作用將水從底部輸運至蒸發界面。然而，該結構中存在的大量水體在加熱過程中會引發顯著的寄生熱損失，嚴重制約蒸發效率的提升。因此，適當減少蒸發器內的水含量，有望更好地匹配光熱轉換所產生的熱量與蒸發過程所需的能量。目前常見的解決方案是將蒸發器置于織物包裹的隔熱基材上，以避免與本體水直接接觸。然而，織物本身所形成的類水體界面仍會導致不可避免的熱傳導損失。此外，在分子層面上，液態水蒸發必須破壞其氫鍵網絡，該過程所需能量較高，從根本上限制了蒸發速率的進一步提升。因此，開發能夠協同利用薄層水膜并優化水蒸發行為的新型蒸發器，已成為解決上述問題的關鍵方向。

為此，王成兵教授團隊提出了一種將水膜與團簇蒸發相結合以實現高效蒸汽生成的策略。通過激光蝕刻在鋁片上形成微網絡結構，并負載PPy和SiO?。隨后，組裝了帶有濃鹽水流通通道的二維金屬蒸發器（F–S–Al）。水以層狀水膜的形式沿微網絡結構擴散。同時，在毛細力的作用下，它沿著負載有PPy和SiO?的突起表面爬升，形成十微米級別的薄水膜。此外，PPy和SiO?的納米孔通過受限空間效應促進了團簇水的形成。分子動力學模擬揭示了團簇水的蒸發過程。更重要的是，通過收集傳統水蒸發以及P–Al和S–Al界面蒸發系統對原始LiCl溶液（50 g L?1，100 g L?1）進行脫鹽后的冷凝水中Li?濃度的變化，驗證了團簇水的存在。最終，該蒸發器在1.0個太陽光照下實現了90.8%的效率和4.05 kg m?2 h?1的優異二維蒸發速率。此外，即使在處理15.0 wt%的模擬海水進行脫鹽時，該蒸發器也能保持3.57 kg m?2 h?1的高蒸發速率且無鹽沉積，表現出優異的抗鹽能力。這種利用超薄水膜和團簇蒸發的太陽能驅動蒸發器，在太陽能驅動蒸汽生成方面展現出巨大的潛力和廣闊的應用前景。

超高蒸發速率2D金屬基蒸發器的設計理念

王成兵教授領導的光熱材料的功能化調控與應用創新團隊在2025年發表多篇高水平學術論文，進一步提升了我校在光熱材料研究領域的國際影響力。

(1) Fan Wang, Chengbing Wang,* Dan Wei, Guifeng Li, Wenhe Zhang, Zexiang Zhao Engineering thin water film and cluster evaporation towards extraordinarily high 2D solar vapor generation, Materials Today 2025, DOI: 10.1016/j.mattod.2025.09.023.

(2) Wenhe Zhang,? Chengbing Wang,*? Lu Wang, Fan Wang, Puxin Tan, Jinchi Ma, Jingjing Jin, Zhongrong Geng,* Hongyao Xie,* Li-Dong Zhao*, All-day freshwater and power generation via integrated photothermal-enhanced thermoelectrics and evaporation cooling, Energy & Environmental Science 2025, 18, 7916–7927.

(3) Bo Wang, Chengbing Wang,* Yang Li,* Jingjing Jin, Xuli Lin, Chenyi Shi, Bionic-design: Nature insight into solar interfacial evaporators, Energy & Environmental Science 2025, 18, 3432–3461. (Inside Front Cover)

(4) Puxin Tan, Chengbing Wang*, Dan Wei*, Fan Wang*, Zexiang Zhao, Wenhe Zhang, Laser processing materials for photo-to-thermal applications, Advances in Colloid and Interface Science 2025, 337, 103385.

(5) Lu Wang, Chengbing Wang*, Dingwen Yin, Wenhe Zhang, Puxin Tan, Zexiang Zhao, Jingjing Jin, Xiaoxue Wang, Surface water evaporators mimicking river transport: bridging water-energy conflict for crystallization-free hypersaline desalination, Water Research 2025, 287, 124416.

(6) Wenhe Zhang, Chengbing Wang*, Jingjing Jin, Lu Wang, Fan Wang, Zexiang Zhao, Zehua Zhang, Jinchi Ma, Photoelectric coupling enhanced absorbers for boosting thermoelectric generation, Journal of Materials Science & Technology 2026, 249, 99–108.

(7) Lu Wang, Chengbing Wang*, Wenhe Zhang, Hang Zhu, Jingjing Jin, Dingwen Yin, Wanda Liao, Jinbu Su, Seamlessly integrated flexible Janus membranes enabling water-heat-salt synergy for solar desalination and wastewater treatment, Journal of Energy Chemistry 2026, 112, 701–711.

(8) Zexiang Zhao, Chengbing Wang*, Photothermal textiles achieve sustainable desalination, Device 2025, 3, 100776. (Invited Preview)

(核稿：伍媛婷 編輯：趙誠)