清洁安全淡水的稀缺已成为一个全球性关键问题[1]，[2]。传统的海水或高盐度水源处理方法（如反渗透、超滤和电渗析）被用来生产清洁水[3]，[4]，[5]。然而，这些方法成本高昂，在偏远和农村地区实施起来具有挑战性。为了满足对清洁水的日益增长的需求，近年来太阳能驱动的界面蒸馏（SDID）因其低成本、便捷性、分散式和环保性而受到广泛关注[6]，[7]，[8]。从根本上说，SDID系统需要三个关键组件的协同工作：用于高效宽带太阳光吸收和热转换的光热材料、提供机械支持和热管理的基底，以及将水输送到蒸发界面的供水组件[9]，[10]。这些组件协同作用实现了局部加热和界面蒸汽生成。在各种配置中，基于膜的蒸发器结合了光热层和多孔基底，由于其可扩展的制造工艺和高蒸发效率而成为一种突出的设计范式[11]，[12]，[13]。
对于理想的基于膜的蒸发器来说，有三个关键方面至关重要：（1）高蒸发速率和最小的热量损失；（2）具有有效抗盐性的长期耐用性；（3）在外力作用下的稳定自浮能力。过去几年，SDID领域取得了许多进展。对于第一个方面，实现高蒸发速率需要高效的热量局部化和供水。虽然（超）亲水膜通过毛细作用促进水分吸收，但由于完全润湿常常导致过度的热量损失[14]。相反，（超）疏水膜的水亲和力较差，限制了连续蒸发[15]。为了解决这一矛盾，引入了具有不对称润湿性的Janus膜（JMs），将水泵送和热绝缘结合在一个结构中[16]，[17]，[18]，[19]，[20]。对于第二个方面，盐离子从蒸发表面迁移到海水中是一个由浓度梯度驱动的自发过程。如果离子迁移速率与盐沉淀速率相匹配或超过后者，界面太阳能蒸发器可以实现连续抗污染[21]，[22]，[23]。然而，传统膜由于复杂的扭曲通道而面临加速离子迁移的挑战，这增加了迁移阻力[24]，[25]，[26]。Wang等人通过定向冷冻干燥设计了具有对齐通道的蒸发器，其低扭曲结构使得在3.5%重量百分比的NaCl溶液中实现了100小时的稳定脱盐（效率>80%），并且能够在不沉积盐的情况下耐受12%重量百分比的高盐度盐水[27]。Rengasamy等人报道了一种3D打印的蜂窝状蒸发器，在1小时1太阳光照射下实现了3.493千克·平方米·小时的蒸发通量和84.04%的效率，并具有有效的抗盐性[28]。不幸的是，由于孔隙的极长径比（通常超过500），很难进一步提高效率[29]，[30]，[31]，[32]，[33]，[34]。对于最后一个方面，由于风等外部力量的作用，实际海水会波动，这使得蒸发器难以保持稳定的自浮状态[35]，[36]。到目前为止，这一主题受到的关注很少。例如，Zhang等人证明，更薄的膜在动态海水中具有更好的稳定性，这归因于它们的柔韧性和对波浪动态的适应性[37]。在过去几年中，人们做出了许多努力以实现高效率、长期稳定性和稳定的漂浮性能。大多数研究仅集中在某些特定方面[38]，[39]，[40]，[41]，[42]。
根据上述讨论，具有超薄和垂直对齐穿透通道的Janus膜由于其不对称润湿性、直接的传输路径和最小的厚度，在增强蒸汽扩散、盐离子回流和膜与水的附着方面具有潜力。然而，这种膜的制造策略尚未成熟[43]，[44]，[45]，并且尚未实现这些结构优势的协同整合以解决这一三重困境。在这项工作中，我们提出通过在一侧修饰碳黑（CB）来制备基于PLLA的Janus蒸发器（命名为SMEUVs）（即CB@SMEUVs）。核心创新在于三种结构特性的协同整合，以打破这一三重困境：（1）不对称润湿性（超疏水CB层/亲水PLLA层）确保了高效的光吸收和持续的水供应；（2）超薄（约4.58微米）的非扭曲垂直通道（水力直径100微米）缩短了水/蒸汽的传输路径，并促进了盐离子的快速回流，解决了传统对齐蒸发器（例如基于AAO的蒸发器，其长度径比大于500）的高长度径比问题；（3）超薄的结构减少了膜与水之间的空气间隙，增强了界面附着力并抵抗了涡流/波浪干扰，克服了大多数Janus蒸发器的流体动力学稳定性不足的问题。因此，CB@SMEUVs在1小时1太阳光照射下实现了1.41千克·平方米·小时的蒸发速率，在25%重量百分比的盐度下连续运行超过200小时仍保持稳定，并且在波浪干扰条件下表现出出色的稳定性。
