Science Bulletin |综述：用于太阳能水净化的协同界面材料的主动调控

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成果简介

近日，成都理工大学热质纳能课题组联合新加坡国立大学在国际顶级期刊《Science Bulletin》发表了题 为 "Active Regulation of Synergistic Interfacial Materials for Solar Water Purification"的综述性论文。成都理工大学研究生李心余为第一作者，成都理工大学李小可副教授、康奈尔大学张乐楠教授和新加坡国立大学Swee Ching TAN教授为共同通讯作者。

针对太阳能界面蒸发（SIE）与光催化（PC）耦合系统中长期存在的“热-吸附悖论”、传质失配及光能竞争等核心冲突，研究团队提出了一套从“被动堆叠”向“主动调控”跨越的全新设计范式。该综述系统提出了三大核心设计原则：一是通过 Janus 不对称结构实现空间解耦，将高温蒸发区与常温催化吸附区物理隔离，从根本上杜绝了挥发性有机物（VOCs）的热脱附与共蒸发二次污染；二是构建多尺度传质网络，利用毛细泵吸与马兰戈尼效应实现连续供水与自主排盐，有效避免了盐结晶与催化剂毒化；三是实施动态系统集成，通过“先催化后蒸发”等级联工艺实现光热与传质的精准时空匹配。

同时，该综述重塑了耦合系统的效能评估体系，指出传统依靠液相浓度衰减（C/C0）易忽视污染物未被完全降解即直接挥发至冷凝水中的“伪高效”现象。基于全相态质量平衡（Mass Balance），文章确立了以总有机碳（TOC）去除率和冷凝水实际品质为核心的金标准，并构建了协同因子（Synergy Factor, SF>1.0）模型，提供了验证系统实现真实化学矿化与正向协同的定量物理边界。

该综述厘清了界面热-质-光传输的底层物理化学冲突，建立了“机理分析-设计原则-评估标准-场景落地”的完整科学体系。最后，文章展望了该技术在高盐脱盐、复杂工业废水治理及抗生物污堵中的应用前景，并指出了未来向基于 AI 与数字孪生的自适应智能调控及“水-能源-资源（W-E-R）微型工厂”演进的发展方向。

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图文导读

SIE-PC 耦合系统的演进历程

结论与展望：逻辑框架图

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作者简介

第一作者：

李心余，成都理工大学材料与化学化工学院2025级硕士研究生。

通讯作者：

李小可，成都理工大学副教授，硕士生导师，西安交通大学博士后，主要从事太阳能光热转换与太阳能热利用技术相关领域的研究，截止目前共发表SCI论文及中文核心期刊论文70余篇，总他引次数超过2000次，H指数为15，并有多篇论文入选ESI热点论文和高被引论文，连续四年入选全球前2%顶尖科学家(2022，2023，2024，2025)。邮箱：xiaokeli319@126.com

张乐楠，2016年获上海交通大学和普渡大学机械工程学士学位，2018和2022年分别获得麻省理工学院机械工程硕士和博士学位，师从两院院士、麻省理工学院副校长Evelyn N. Wang教授，2022至2024年在麻省理工学院担任研究科学家，独立PI。2024年7月加入康奈尔大学机械与航空航天工程系。以第一作者/通讯作者在Nature Review Materials、Chemical Reviews、Nature Communications、Science Advances、Joule、Energy & Environmental Science、Advanced Materials、ACS Nano、Nano Letters等期刊发表论文六十余篇。引用数共计3964，H-index 30。研究成果被“时代”杂志（TIME Magazine）评为2023年度最佳发明并多次入选麻省理工年度最佳研究。相关研究成果多次被TIME Magazine、CNN、The Economist、World Economic Forum、Scientific American、MIT Technology Review、Nature、MIT News、Cornell Chronicle等国际知名媒体报道。

Tan Swee Ching，新加坡国立大学副教授，在剑桥大学取得博士学位，之后前往美国麻省理工学院进行博士后研究，后任职于新加坡国立大学材料科学与工程学院。主要从事吸附式大气水收集，光热界面转换、功能性水凝胶材料的设计、智能可穿戴材料与器件等多方面的研究。近年来，以通讯作者在Nat. Rev. Mater.，Nat. Electron.，Nat. Sustain.，Nat. Water，Joule，Energy Environ. Sci.，Sci. Adv.，Nat. Commun., Chem, Matter，Adv. Mater.等学术期刊上发表论文100余篇，总引用量8800余次，h因子55，并获得多项发明专利。其研究成果曾被 Forbes, Reuters, MIT Technology Review, Business Insider, Eco-Business, South China Morning Post等多次报道。

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DOI:10.1016/j.scib.2026.09.065