面对全球淡水资源日益匮乏的挑战，太阳能驱动界面蒸发技术因其能够利用可再生能源进行海水淡化和污水处理而备受关注。然而，该领域的发展面临多重科学与技术瓶颈：传统光热材料的蒸发效率有限、长期运行下蒸发表面的盐分析出问题、太阳能间歇性导致的无法连续工作，以及产水过程中可能存在的微塑料等新兴污染物风险。因此，开发一种能够同时实现高效光热转换、具备抗盐性、可全天候运行且能保障产水水质的多功能光热层，成为推动该技术走向实际应用的关键。
论文概要
2026年3月2日，湖南医科大学陈刚团队在期刊Advanced Engineering Materials上发表了题为“Multifunctional Nanoporous Flash Graphene Coating for Solar Evaporator with Salt Resistance, Microplastic Rejection, and All-Day Purification”的研究论文。本研究提出了一种基于闪蒸石墨烯的新型多功能纳米多孔涂层，用于构建高性能太阳能蒸发器。研究团队采用闪蒸焦耳加热技术，以碳黑为原料，在真空条件下通过高压电容器瞬间放电（250 V电压，1000 ms），在毫秒级时间内将反应物加热至3000 K以上，从而快速、低成本地合成了具有涡轮层堆叠结构的闪蒸石墨烯。该方法无需复杂设备，制备效率高（克级/秒），且所获石墨烯层间相互作用弱、分散性优异。随后，将闪蒸石墨烯与高分子树脂混合配制成墨水，涂覆于亲水性三聚氰胺泡沫上，形成独特的Janus结构蒸发器。核心发现表明，该闪蒸石墨烯涂层不仅实现了高达93.8%的宽带太阳光吸收率和优异的透气性，其疏水特性与纳米多孔结构更赋予了蒸发器卓越的抗盐结晶能力和高效阻截微塑料（去除率>99.9%）的能力。最终，该系统在1个太阳照射下实现了3.08 kg m⁻² h⁻¹的蒸发速率和95.3%的光热转换效率，并可通过焦耳热效应在夜间或弱光条件下持续工作，实现了全天候高效海水淡化与水净化。
图文解读
图1：闪蒸石墨烯的合成与多功能太阳能蒸发器示意图。 (a) 以碳黑为原料，通过闪蒸焦耳加热技术在毫秒级时间内合成闪蒸石墨烯的过程示意图。(b) 基于闪蒸石墨烯涂层的蒸发器结构与工作原理图。该蒸发器由底部的亲水性三聚氰胺泡沫和顶部的疏水性闪蒸石墨烯光热层构成Janus结构，可利用太阳光或电能进行界面加热，同时实现抗盐、阻截微塑料和全天候海水淡化的多重功能。
总结展望
总之，本研究利用闪蒸焦耳加热技术合成的涡层结构闪蒸石墨烯，制备多功能纳米多孔涂层，并将其与亲水性三聚氰胺泡沫复合，构建具有Janus结构的太阳能蒸发器。其核心机制在于：顶部闪蒸石墨烯涂层的涡层结构赋予了材料优异的分散性与成膜性，所形成的纳米多孔网络不仅通过多重光散射实现了>93.8%的宽带太阳光吸收，还保证了水蒸气的高效逃逸；同时，该涂层的疏水性与纳米孔道产生了尺寸筛分效应，有效阻隔了盐离子的表面结晶与微塑料颗粒的透过。底部亲水多孔的三聚氰胺泡沫则确保了持续的水分供应和盐离子的反向扩散。基于上述结构与机制，该蒸发器展现出卓越的性能：在1个太阳下蒸发速率高达3.08 kg m⁻² h⁻¹，光热转换效率为95.3%；在20 wt%高盐度下长期运行无盐分析出；对微塑料和染料去除率均超过99.9%；并可通过焦耳热效应实现全天候工作（7 V电压下蒸发速率2.79 kg m⁻² h⁻¹）。此工作不仅提供了一种高效、可回收、能连续生产清洁水的技术方案，其核心价值在于为设计下一代多功能、高稳定性太阳能界面蒸发器提供了新的思路。未来可探索将此涂层策略应用于更多复杂水体处理场景，并进一步优化其能量管理与长期服役性能。
本研究实验中使用的焦耳加热设备为深圳中科精研科技有限公司研发 ，感谢老师支持和认可！
文献信息：Multifunctional Nanoporous Flash Graphene Coating for Solar Evaporator with Salt Resistance, Microplastic Rejection, and All‐Day Purification. ISSN: 1438-1656 , 1527-2648; DOI: 10.1002/adem.202502021. Advanced engineering materials.
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