中国科学院过程工程研究所与深圳大学的研究团队联合研发出一种创新型三维光热架构，通过高分子链与纳米颗粒的协同作用，成功突破海水淡化技术瓶颈。该策略利用中空多壳层结构（HoMS）构建的复合材料，在实验室条件下实现了每小时每平方米38.14公斤的蒸发速率，较传统二维材料提升8.5倍，相关成果已发表于国际权威期刊《先进材料》。
太阳能界面蒸发技术因绿色低碳特性被视为未来淡水生产的核心方向，但高性能光热材料的规模化应用长期面临两大挑战：三维结构易团聚导致效率衰减，以及有机框架在光催化作用下的加速老化。研究团队通过次序模板法，在廊坊工程试验基地完成百克级非晶五氧化二钽/碳复合材料的稳定制备，采用20升水热釜与多温区隧道炉实现精准调控，解决了宏量制备难题。
创新性的高分子穿插技术成为突破关键。研究团队运用汉森溶度参数理论，将PET分子链穿入HoMS多孔壳层形成锁扣结构，经30天海水加速老化试验验证无颗粒脱落。该复合结构在微观层面呈现"纳米森林"形貌，全太阳光谱吸收率达90.2%，同时通过纳米限域效应重构水分子氢键网络，使蒸发能耗降低45.7%。特别值得关注的是，Ta2O5/C HoMS材料在光照条件下不产生活性自由基，从根本上解决了有机基底降解问题。
基于该材料开发的模块化光伏-光热耦合系统展现出显著应用价值。0.75平方米的户外试验装置在自然光照下日产淡水20.16升，水质达到世界卫生组织饮用水标准，可满足10人日常饮水需求。更突破性的是，该装置已成功支撑5平方米农田完成全年灌溉，菠菜、玉米等作物顺利完成全生长周期。成本分析显示，系统运行两年后产水成本将低于市售瓶装水，规模化应用后经济优势将进一步凸显。
目前研究团队正着力优化冷凝效率与系统成本，重点推进沿海缺水地区、海岛及偏远地区的示范应用。这项融合材料科学、流体力学与农业工程的多学科创新，为全球淡水资源危机提供了具有中国特色的技术解决方案，其模块化设计更便于根据不同场景进行定制化改造。
