界面光热水再生技术，即利用太阳能在水-蒸汽界面实现水快速蒸发并收集洁净冷凝水的技术。该技术兼具低成本和高能量转换效率的特点，在盐水淡化和污水净化领域具有广泛的应用前景。在推进该技术应用的过程中，人们通过设计开发不同组分的黑体材料，不断优化其在油水/微生物水再生、海水脱盐以及污水处理等方面实用性。当今，去除水体中有害金属离子是非常重要的研究方向。此前，大量的研究围绕材料的组分来设计微纳结构黑体材料，在提高太阳能热转换效率、有效去除重金属离子以及生产清洁饮用水等方面也取得了一定的研究进展。然而，在实际应用过程中，仍需要开发高效、绿色经济和可资源化回收重金属的界面光热水再生材料。

　　自然界的植物进行光合作用过程中，通过植物茎内的定向结构，将水分和营养成分从根部运输到叶部，同时伴随着水分的不断蒸发，营养成分（包括各种金属离子）会在植物体内不断富集（图1）。受植物中取向结构增强水和金属离子运输能力的启发，中国科学技术大学俞书宏院士、陈立锋教授团队利用资源丰富、成本低廉的生物质基前驱材料，借助冰模板法开发出一种生物质基仿生取向非对称结构光热水蒸发器。该蒸发器下部由钙化羧甲基纤维素/海藻酸钠(CCA)纳米复合材料组成，上部由CCA与聚吡咯层(CCAP)共混而成，有效利用了定向纳米结构的高效传质传输性质和海藻酸根的配位能力进而实现金属离子的高效富集。该生物质基仿生取向非对称结构蒸发器表现出328 W m-1 K-1的低热导率和2.3 kg m-2 h-1的高蒸汽再生速率，优于以前报道的其它定向生物质蒸发器。此外，该蒸发器采用生物质前驱体材料，降低了清洁饮用水再生过程对水生态环境的影响。本研究为实现无重金属离子饮用水再生提供了一种高效、绿色、可持续的途径。

　　图1.用于高效富集重金属和再生清洁饮用水的生物质基仿生取向非对称结构蒸发器的工作原理示意图。

　　图2.生物质基仿生取向非对称蒸发器的制备过程示意图(A)和扫描电子显微镜形貌图(B，比例尺为50 μm)。

　　IM电竞

　　图3.生物质基仿生取向非对称蒸发器的组分、力学强度和分子结构等特征。(A) XRD图谱研究材料中无机相组分。(B) FTIR光谱研究材料中有机相组分。(C) C1s XPS图谱研究材料的结构变化。(D) 钙化前后材料的切向压应力-应变曲线，插图为压缩方向图。(E) TGA曲线研究材料热稳定性。

　　图4.生物质基仿生取向非对称蒸发器的光热转化水再生性质。(A) 材料在250 ~ 2500 nm波长范围内的总光学吸收曲线。黄色曲线 G太阳光谱。(B) 材料的导热系数和比热。(C) 热红外相机记录1个太阳光照下的平衡温度曲线。(D) 饱和吸水率和水接触角。(E) 1个阳光照射下，水的蒸发质量随时间的变化曲线。(F) 近期报道具有取向结构蒸发器的蒸发速率和热管理性能。

　　图5.生物质基仿生取向非对称蒸发器的太热脱盐和金属富集性能IM电竞。(A) 1个阳光照射下，去离子水(DIW)、海水、湖水、污水溶液和金属废水的蒸发质量随时间的变化曲线。(B) 脱盐前后不同溶液中四种主离子的浓度IM电竞。(C) 富集金属前后，蒸发器的照片。(D) 蒸发器整体金属去除性能。

　　IM电竞

　　无机化学家，中国科学技术大学教授，中国科学院院士，合肥微尺度物质科学国家研究中心纳米材料与化学研究部主任、安徽省化学学会理事长、安徽省科技成果转化促进会理事长。长期从事无机材料的仿生合成与功能化的研究。长期从事无机材料的仿生合成及应用研究，在仿生工程材料的设计制备及应用领域取得了一系列原创性成果，为实用仿生结构功能材料的创制及其应用奠定了坚实基础。已在国际重要学术期刊Science, Nature Materials, Nature Nanotechnology, Science Adv.,Nature Commun., Chem. Rev., Acc. Chem. Res., Chem. Soc. Rev., Angew. Chem. Int.Ed., J. Am. Chem. Soc., Adv. Mater.等上发表通讯或第一作者论文710余篇。被SCI论文引用88624次，H因子163，2014-2021年连续入选全球高被引科学家名录。3次获国家自然科学二等奖，获全国创新争先奖章、中国科学院杰出科技成就奖、安徽省重大科技成就奖等重要奖项与荣誉。

　　中国科学技术大学工程科学学院和合肥微尺度国家研究中心特任教授、化学与材料学院兼职特任教授、博士生导师，国家优秀青年基金项目（海外）获得者、JSPS特别研究员im资讯、Chinese Chemical Letters青年编委、国家自然科学基金项目评审专家、安徽省科技项目评审专家、国家教育督导局博士学位论文抽检评审专家；主要从事生物质基碳纳米材料的结构设计、宏量制备及其在能量存储与转换（新型二次电池、超级电容、柔性储能器件、光/电/热催化等）、热管理中应用研究，已在Science、Adv. Mater.、Energy Environ. Sci.、Adv. Energy Mater. 等国际著名期刊上发表一系列学术成果，总论文他引6000余次，研究工作被国内外同行高度评价；曾获Nano Research Top Papers Award、JSPSPostdoctoral Fellowship、安徽省品学兼优毕业生等奖项，主持了国家优秀青年基金项目（海外）、国家自然科学基金委面上项目、安徽省“百人计划”青年项目等，作为骨干成员参与了中国工程院战略研究与咨询项目、国家自然科学基金委重点项目等，参与编写专著1部，担任Adv. Mater.、EnergyEnviron. Sci.、Adv. Energy Mater.、Coord. Chem. Rev. 等10余种国际知名学术期刊审稿人。

　　IM电竞

　　2020年博士毕业于中国科学技术大学。近年来，致力于仿生功能微纳米结构材料应用于界面光热水再生领域，以缓解淡水紧缺的民生问题。其研究成果在Interdisciplinary Materials，ACS Nano和Cell Reports Physical Science等期刊发表。主持国家自然科学基金青年基金等多项科研项目。

　　Interdisciplinary Materials（交叉学科材料）是由Wiley出版集团与武汉理工大学联合创办的开放获取式高水平学术期刊。主编为张清杰院士和傅正义院士。30位国际杰出学者和42位两院院士作为期刊的编辑委员会委员。Interdisciplinary Materials 是国际上聚焦材料与其它学科交叉前沿发起出版的首本“交叉学科材料”领域高水平期刊，旨在发表材料学科与物理、化学、数学、力学、生物、能源、环境、信息等学科交叉研究的最新成果。