光热界面蒸发技术为可持续淡水生产提供了极具潜力的解决方案，但其核心挑战在于水-能矛盾的协调——如何在实现高效热局域化的同时，保障长效抗盐稳定性，尤其是在实际变光强、高盐度等复杂工况下。本报告系统性地介绍了我们团队围绕“水调控”这一核心主题开展的系列工作，从被动限域、分子活化、动态适应到多场协同，构建了一套完整的多模式水管理策略。
        受自然界地表水蒸发过程的启发，我们首先提出了“被动表面水”的概念，通过构建亲水（ZnO-CuS）/疏水（碳布）非对称异质界面，在疏水基底上自发形成了20–60 μm的限域水层通道。该结构模拟河流单向输运机制，将蒸发集中于气-液界面，有效避免了过量水体带来的寄生热损失，在1倍太阳下实现了2.82 kg·m⁻²·h⁻¹的蒸发速率与92.05%的光热转化效率，并在20 wt%高盐卤水中连续运行8小时无盐结晶。这一工作揭示了通过空间限域实现水-能初始平衡的可行性。
       在此基础上，我们发现仅靠空间限域仍不足以最大化能量利用，水分子本身的聚集状态对蒸发能耗具有决定性影响。为此，我们提出了“薄水膜与团簇蒸发协同”策略，在激光刻蚀铝板上负载聚吡咯与二氧化硅，构建了具有微纳分级结构的二维金属蒸发器。水在微沟槽中形成层状水膜，同时利用纳米限域空间促进水分子团簇化蒸发，使等效蒸发焓从体相水的约2450 J·g⁻¹降至1021 J·g⁻¹。该蒸发器在1倍太阳下达到4.05 kg·m⁻²·h⁻¹的蒸发速率，能量效率90.8%，且在15 wt%盐水中保持3.57 kg·m⁻²·h⁻¹的稳定蒸发。该工作将水调控从宏观尺度延伸至分子尺度，实现了蒸发能耗的根本性降低。
        然而，上述策略均基于静态水供给设计，难以应对实际太阳辐射的实时波动。为解决这一现实难题，我们进一步设计了“自适应性水二极管蒸发器”，利用亲水/疏水Janus结构实现单向水传输，使得水供给速率随光照强度动态自调节——光照增强时供水加速以匹配蒸发需求，光照减弱时供水相应减少以避免能量浪费。这一动态水管理机制使得蒸发器在1倍太阳下蒸发速率达2.14 kg·m⁻²·h⁻¹，效率93.7%，且表面温度仅38.9 °C，证明了动态水调控对能量利用最大化的关键作用。
        在上述研究基础上，为应对全天候、高盐度极端工况下的综合应用需求，我们提出了“水皮肤效应与拱形双面蒸发协同”策略。通过MOF衍生的超亲水碳膜包覆疏水碳布，自发形成30–150 μm的超薄水“皮肤”，结合拱形结构的双面蒸发与空气隔热，实现了1倍太阳下3.21 kg·m⁻²·h⁻¹（3.5 wt% NaCl）与2.87 kg·m⁻²·h⁻¹（20 wt% NaCl）的优异性能。该蒸发器还展示了电热辅助蒸发（5 V电压下蒸发速率达5.5 kg·m⁻²·h⁻¹）及水伏发电的多功能集成能力，拓展了光热蒸发系统的应用边界。
        综上所述，本报告系统呈现了一条从空间限域、分子活化、动态适应到多场协同的水调控研究路径。通过“被动表面水”实现初始水-能平衡，通过“薄水膜与团簇蒸发”降低蒸发能耗，通过“水二极管”实现动态能量匹配，通过“水皮肤与拱形结构”实现全天候高盐度稳定运行。这一系列工作揭示了水在蒸发器中的存在形态、传输行为与能量耦合机制，为面向实际工况的高效、稳定、多功能光热蒸发系统设计提供了系统的理论依据与工程参考。
 

光热界面蒸发；水调控；空间限域；团簇蒸发；自适应供水；水-能平衡