太阳能蒸发器（SEs）为解决全球淡水短缺和能源危机提供了一种可持续的方案。然而，传统太阳能蒸发器常受制于盐分积累、热量耗散以及材料可规模化受限等问题。此外，现有策略如纳米约束效应或被动氢键重组，缺乏空间梯度降低焓值的能力，并且难以有效在蒸发过程中实现能量回收。

基于此，短纤维功能材料研究室龙柱教授团队提出一种基于木质素磺酸盐调控的三维梯度结构气凝胶蒸发器。分子动力学（MD）模拟结合径向分布函数（RDF）分析表明，木质素磺酸钠（SLS）扰乱了水合层中的氢键网络，促进了毛细通道内的快速水传输与蒸发。此外，蒸发过程中动态演化的钠离子浓度梯度可产生稳定的离子电流，实现了持续的电压输出（255 mV）和极高的水蒸发速率（5.01 kg m^-2h^-1）。这项工作通过将动态焓调控与离子梯度驱动的能量收集相耦合，拓展了传统的界面蒸发框架，实现了淡水与电力的联产。相关成果以Ionic gradient-driven solar evaporators enable efficient fresh waterproduction from seawater and cogeneration of electric power为题发表在Journal of Energy Chemistry（中科院一区TOP期刊，影响因子IF=14.9）期刊上，22级博士研究生张琛为论文第一作者。

论文链接：//doi.org/10.1016/j.jechem.2026.03.014

图1.基于木质素磺酸盐调控的气凝胶蒸发器的结构设计及自浮性能

木质素磺酸盐中磺酸基团的密度梯度在水向蒸发界面传输过程中逐步减弱氢键相互作用，从而动态降低汽化焓。受不倒翁自扶正机制的启发，该蒸发器通过底部锚定的重力层实现了自发漂浮和定向校正。

图2.基于木质素磺酸盐调控的气凝胶蒸发器的蒸发性能

与传统太阳能蒸发器相比，该蒸发器具有优异的热管理和局部加热特性，实现了5.01 kg m^-2h^-1的蒸发速率和98.28%的能量转换效率。

图3.基于木质素磺酸盐调控的气凝胶蒸发器的产电性能

蒸发器在蒸发过程中，水流与带负电纳米通道形成的流动电位及离子浓度梯度驱动Na⁺定向迁移产生电能（3.5 wt% NaCl中开路电压约255 mV），并可串并联调节输出。

作者简介：

龙柱，漫画柜 教授、博士生导师，短纤维功能材料研究室主任；担任中国造纸学会理事，中国纳米纤维素与材料专业委员会委员，江苏省造纸学会副理事长；研究方向主要包括特种与功能纸、高性能纤维基纸基材料、生物基化学品及生物基材料。近年来，主持和参与了30余项国家级及省部级科研项目，以及40余项企业合作项目。

何志斌，加拿大新不伦瑞克大学化学工程系教授，利默里克制浆造纸中心的研究主任；研究方向主要包括生物质精炼、纳米纤维素以及生物质绿色材料的开发，并成功主持了多项由加拿大AIF和NSERC等机构资助的研究项目。