综述：织物基三维太阳能驱动界面蒸发器的编织结构与维度设计策略

这篇综述系统阐述了织物基三维太阳能驱动界面蒸发器（3D SIE）的核心技术进展，通过光热材料（碳基/半导体/聚合物/金属纳米材料）、编织方法（机织/针织/非织造）和结构设计（多层/仿生/空间构型）的三维协同优化，突破了传统二维结构在蒸发效率（达3.95 kg m?2 h?1）和功能扩展上的瓶颈，为可持续水处理提供了低成本、可规模化的解决方案。

　　

当前SDIE技术发展

太阳能驱动界面蒸发（SDIE）技术通过局域化光热转换实现高效水处理，其核心在于光热层、输水层和隔热层的协同作用。三维蒸发器通过空间结构设计突破二维平面理论极限（100%效率），利用环境热能实现蒸发速率3–10.3 kg m^?2 h^?1。织物基材料凭借多孔结构、高比表面积和可扩展制造工艺成为理想载体，其中碳纤维/MXene复合材料可实现93%以上的光吸收率。

材料体系创新

光热材料分为四类：碳基材料（如还原氧化石墨烯rGO）通过π电子共轭实现宽谱吸收；半导体材料（如CuS/MXene）利用带隙工程调控光热转换；聚合物（如聚吡咯PPy）依赖分子振动产热；金属纳米颗粒（如金/银）通过局域表面等离子体共振（LSPR）增强光捕获。例如，垂直排列的PPy纳米线织物蒸发速率达2.32 kg m^?2 h^?1，而MXene修饰的亚麻纱阵列在14%盐水中连续工作120小时无盐结晶。

编织工艺与结构设计

机织织物通过经纬纱密度调控水传输速率，如碳纤维/天丝混纺管状结构实现2.12 kg m^?2 h^?1蒸发；针织物的线圈结构形成宏孔通道，锥形螺旋槽设计效率达151.53%；非织造材料通过静电纺丝构建纳米纤维网络，Janus双层结构实现双向蒸发。仿生设计尤为突出：莲花叶启发的锥形结构（CFC-Cone）效率达194.4%，而树轮状卷筒织物（PPy-RWCF）在20 wt%盐水中保持2.05 kg m^?2 h^?1的稳定输出。

应用场景拓展

该技术已应用于四大领域：海水淡化（7.63 L m^?2/8h）、含重金属废水处理（符合WHO标准）、油水分离（99.4%循环效率）和水电联产（0.73 V/0.6 μA输出）。其中，碳黑/PPy编织框架（CPF）实现2.38 kg m^?2 h^?1蒸发与持续发电的协同。

挑战与展望

未来需突破全天候蒸发（黑暗条件0.31 kg m^?2 h^?1）、盐沉积防控（如自旋转溶解机制）、环境耐久性（抗紫外线/机械疲劳）等瓶颈。人工智能辅助的多参数优化和可再生能源网格集成将成为关键发展方向，推动蒸发-能源共生系统的实际应用。