全球淡水资源短缺已成为制约社会可持续发展的重要问题，而储量丰富的海水为缓解淡水危机提供了潜在水源。太阳能界面蒸发能够将太阳能集中于水–空气界面，实现低能耗、绿色可持续的海水淡化，因而受到广泛关注。该技术的核心在于开发兼具高效光热转换、快速水分输运和低蒸发能耗的界面蒸发器，从而提高太阳能利用效率和清洁水产量。

图1. 本体水凝胶与掺杂水凝胶的结构与性能差异。

  水凝胶凭借优异的水分传输、保水和水活化能力，被广泛应用于太阳能界面蒸发。然而，传统水凝胶通常通过掺入外源光热剂获得光热转换能力；当光热剂负载量较高、分散不均或界面相容性较差时，容易形成聚集体并堵塞水分传输通道，同时增加光热组分与水分子之间的传热距离，降低能量利用效率。针对这一问题，四川大学李乙文/杨振团队提出了“本体水凝胶”概念，即利用光热前驱体同时参与凝胶网络构筑和光热组分生成，实现光热组分与水凝胶网络的一体化集成（图1）。

  2026年8月31日，相关工作以“In Situ Photothermalized Allomelanin Bulk Hydrogels Enable Efficient Solar Water Desalination”为题发表在《Advanced Materials》上（Advanced Materials (2026): e74783.）。文章的第一作者是四川大学高分子科学与工程学院博士研究生邹梓堃，通讯作者是四川大学高分子科学与工程学院的李乙文教授和杨振副研究员。

  具体而言，作者以1,8-二羟基萘为光热前驱体，使其与氧化多糖发生酚醛缩合反应形成凝胶网络，同时通过氧化偶联和自组装生成异黑素光热组分；理论计算与透射电子显微镜结果进一步证实，光热组分能够均匀整合于凝胶网络中，避免传统掺杂体系中的颗粒聚集。得益于连续通畅的孔道，异黑素本体水凝胶（BG-1）的水分传输速率达到1.1 g g^-1 s^-1，约为掺杂水凝胶的10倍，同时其水蒸发焓降低至1400 J g^-1，显著增强了水分补给和水活化能力。尽管BG-1与掺杂水凝胶具有相近的表面温度，BG-1中间水区域接收的热量提高至4倍，热量利用效率提升37%，体现出更优异的热管理性能。最终，BG-1在一个太阳光照下实现了4.26 kg m^-2 h^-1的纯水蒸发速率，显著高于掺杂水凝胶的2.57 kg m^-2 h^-1，并且其对海水的蒸发效率也达到3.85 kg m^-2 h^-1。此外，该策略还可拓展至多种亲水高分子体系，所得本体水凝胶的蒸发速率均超过3 kg m^-2 h^-1，证明了其良好的普适性（图2）。

图2. 异黑素本体水凝胶展现出良好的蒸发性能以及策略普适性。

  该工作利用异黑素前驱体同时参与凝胶网络构筑和光热组分生成，制备出光热组分与凝胶骨架一体化的异黑素本体水凝胶，有效避免了传统光热水凝胶中光热组分与凝胶网络分离及聚集的问题，保持了水分传输通道的连续性，降低了传质阻力；同时缩短了光热组分与中间水之间的传热路径，从而显著提高热能利用效率。此外，该策略还具有良好的普适性，为高性能水凝胶基界面蒸发器的设计提供了新的材料平台。

  该工作得到了国家自然科学基金、四川省科技计划等多个科研项目的资助。

  原文链接：https://doi.org/10.1002/adma.74783