近年来,淡水资源短缺的问题日益凸显,如何高效地获取淡水资源成为当下重要的议题之一。太阳能界面光-蒸汽转化技术由于其高的能量转化效率,在海水淡化、污水处理等领域展现出极具潜力的应用前景。本文在此领域,从基础理解、仿生设计和综合利用三方面入手,对以下四部分内容进行探索:1)分析了光-蒸汽转化过程中的影响因素,对光-蒸汽转化效率的准确测量和评估进行探讨。此章重点讨论了测量中的综合考虑因素,以及如何正确获取三个关键参量:光强、蒸发量、焓变。这有助于加深对光致蒸发过程的理解,为准确评估材料的转化性能提供一定的参考。2)研究了基于天然材料(香菇)的高效光热转化器件。其独特的三维宏观结构(伞状的菌盖、细长的菌柄),使之在工作中产生较低的热传导、辐射损耗,具有极强的热局域特性。此外,其含氮基团丰富的特性、多孔的微观结构使之可获得充足的水供应,有效的蒸汽逸散。基于以上材料结构的特点,在天然光照下,此香菇基的光热器件可达到～78%的光-蒸汽转换效率。此工作对吸收体在热学调控设计方面具有一定的启发性。3)以碳纳米管薄膜为吸收体,研究其光-蒸汽转化性能,并进一步探索其在海水淡化领域的应用。将碳纳米管用于海水淡化,可将海水中的主要离子浓度降低数个量级。纯化后的水满足世界卫生组织的可饮用水标准。4)受睡莲叶片结构启发,我们从不同尺度(微米、纳米、分子链)精细设计,得到多级仿生结构的光-蒸汽转化器件。由于此器件不仅能实现高效的太阳光捕获、充足的水供应和有效的热局域,还能及时排出盐溶质,使之可持续高效地处理高浓盐水和污水直至固液分离。在整个过程中,器件表面没有污垢沉积,蒸发效率并未下降。此工作将在污水处理、海盐提取、金属回收方面有广泛的应用前景。