戍天九思：能耗降低45.7%！光伏·光热耦合海水淡化技术突...

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　　全球淡水资源危机正在以前所未有的速度逼近。联合国粮农组织数据显示，过去十年间全球人均可再生水资源量下降7%，而到2030年，全球淡水缺口预计将达40%。海水淡化被视为破解这一困局的关键路径，但传统技术高能耗、高成本的痛点始终未解。

　　据《科技日报》2026年6月23日报道，中国科学院过程工程研究所与深圳大学联合团队在国际顶级期刊《先进材料》发表了一项具有里程碑意义的研究成果——通过高分子“锁扣”机制，成功将纳米颗粒编织成三维光热蒸发材料，实现了太阳能海水淡化效率的质的飞跃。这一突破不仅解决了困扰该领域多年的核心技术瓶颈，更标志着我国在绿色淡水生产技术领域实现从“跟跑”到“领跑”的跨越。

　　破解纳米颗粒“抱团”的世纪难题

　　纳米粉体材料因比表面积大、能带结构可调，一直是光热转换领域的“明星材料”。然而，从纳米尺度走向宏观应用，长期横亘着两大“拦路虎”：一是结构化组装难题——纳米颗粒极易团聚，导致效能衰减，三维结构强度差、成本高；二是长期稳定性难题——光催化效应会降解有机框架，加速材料老化。

　　联合团队的突破性在于，他们从日常“锁扣”中获得灵感，创新性地采用多层空心纳米球壳作为“纽扣”，利用聚酯分子链像缝衣线般精准穿过球壳细孔，将纳米颗粒牢牢缝合成一片“纳米森林”般的坚固三维网络。这一巧妙设计既防止了纳米颗粒团聚，又搭建出高效的水输送通道，实现了微观性能与宏观结构的完美统一。

　　实验数据令人振奋：该三维材料的太阳光吸收率高达90.2%，蒸发等量水分所需能量降低45.7%，单根蒸发体蒸发速率达到每小时每平方米38.14千克，是团队此前二维薄膜材料的8.5倍。在连续30天的海水加速老化测试中，材料无纳米颗粒脱落，且不产生活性自由基，彻底解决了有机基底降解难题。这一“既高效又长寿”的特性，正是该技术从实验室走向产业化的关键通行证。

　　从实验室到田间地头的跨越

　　真正的战略价值，不在于论文数据多漂亮，而在于能否走出实验室。

　　研究团队在过程工程所廊坊工程试验基地，采用20升水热釜与多温区隧道炉精准调控，实现了非晶五氧化二钽/碳复合中空多壳层材料的百克级稳定量化制备。在此基础上，团队开发了蒸发-冷凝分离的模块化光伏-光热耦合系统，通过计算流体动力学模拟优化四边形排布阵列，建成0.75平方米户外试验装置。

　　自然光照下，该装置日产淡水20.16升，可满足约10人的基本饮水需求，水质符合世卫组织饮用水标准。产出的淡水已成功用于5平方米农田的全年灌溉，菠菜、玉米、白菜等多种作物已完成完整生长周期。全生命周期成本分析显示，装置运行2年后，产水成本将低于市售瓶装水。

　　从纳米尺度的材料设计，到百克级量化生产，再到户外真实场景验证——这条完整的创新链条，正是这项突破最令人振奋之处。

　　战略意义：不止于海水淡化

　　这项突破的战略意义，至少体现在三个层面：

　　其一，水资源安全的“破局者”。我国人均水资源量仅为世界平均水平的四分之一，沿海地区和经济发达城市长期受困于水资源瓶颈。传统反渗透海水淡化每吨水耗电3-5度，而太阳能光热蒸发技术仅需少量电力维持运营，产水成本有望低于每吨3元。这项技术若实现规模化，将为沿海缺水城市、海岛驻防和远洋航行提供一种低成本、分布式、可持续的淡水解决方案。

　　其二，绿色能源与绿色制造的“耦合器”。该技术完全依靠太阳能驱动，不消耗化石能源，不产生二次污染。光伏-光热耦合系统的设计思路，为太阳能全光谱利用提供了新范式。在全球碳中和的大背景下，这种“阳光晒一晒，海水变淡水”的技术路径，契合了绿色低碳的发展方向。

　　其三，技术输出的“新名片”。中东、非洲等极度缺水地区阳光资源丰富但淡水资源极度匮乏，这项技术具有极强的海外适配性。从技术追赶到技术引领，中国在太阳能海水淡化领域正在形成具有自主知识产权的完整技术体系，这不仅是科技竞争力的体现，更是全球治理中软实力的彰显。

　　当然，从突破到产业化仍有距离。研究团队坦承，目前正在优化冷凝效率和系统成本。但方向已经明确：让阳光和海水，早日变成惠及百姓的安全淡水。

　　这项“纳米锁扣”技术的意义，或许可以用一句话概括：它让海水淡化不再是一件“耗电的工业活”，而变成了一件“晒太阳的日常事”。 从纳米尺度的精巧设计到田间地头的真实产出，中国科学家用一次“锁扣”，扣住了水资源危机的命门，也扣开了绿色淡水时代的门扉。