随着社会的发展和全球人口数量的增加,淡水资源短缺已成为人类社会面临的最关键问题之一。太阳能界面蒸发技术作为一种新兴的水处理技术,在仅使用太阳能这一低品位能源的前提下为淡水资源匮乏的地区生产淡水,且不会破坏环境,从而成为研究者们近几年来的研究重点。尽管在光热转化效率方面取得了巨大的进步,但是太阳能界面蒸发系统的大规模应用仍然受到材料制备工艺的复杂性和高成本的制约。因此开发一种成本底、结构简单、易于加工、光吸收性好和蒸发效率高的太阳能界面蒸发系统具有很大的应用潜力和商用价值。通过物理改性和化学改性两种方法,对聚偏氟乙烯中空纤维膜（PVDF）进行了表面改性,成功制备出两种碳复合中空纤维膜丝,即石墨-聚偏氟乙烯复合膜丝（GR-PVDF）和碳纳米管-聚偏氟乙烯复合膜丝（CNT-PVDF）,并对两种新型碳复合膜丝进行了表征和测试,包括光吸收性能测试、机械拉应力分析、扫描电镜照片分析、X射线衍射分析、傅里叶红外光谱分析和拉曼光谱分析。研究发现,两种碳复合膜丝都极大的提高了原PVDF膜丝的光吸收性能,且CNT-PVDF有着比GR-PVDF更好的光吸收性和更大的外界接触面积,因此从理论上来说CNT-PVDF有着比GR-PVDF更强的集热效率和导热性。自主设计了基于上述两种碳材料改性的中空纤维膜界面蒸发组件,并搭建了基于碳材料改性中空纤维膜的太阳能淡化水系统,对系统产水量进行了分析,探究了膜材料与太阳总辐照度对膜丝表面温度和膜组件内工质温度的影响规律,结果表明:系统在800W/m2下稳定工作6小时,GR-PVDF和CNT-PVDF组件较PVDF组件平均膜通量分别提升33%和46%;膜材料与辐照度对膜丝表面温度和膜组件内工质温度随时间的变化规律基本一致,均先以较大速率快速上升,一段时间后上升速率开始下降,最终趋于平稳,均呈正相关变化;系统在800W/m2下稳定工作6小时,GR-PVDF和CNT-PVDF膜丝表面温度较PVDF膜丝分别提升29.0%和45.5%,膜丝内工质平均温度较PVDF膜丝分别提升23.1%和34.9%。采用加热常温工质的方法对系统产水性能进行了优化,系统在800W/m2下稳定工作6小时,得到最优膜通量为4.23 L·m-2·h-1（GR-PVDF）和4.67 L·m-2·h-1（CNT-PVDF）,比优化前分别提升20.5%和21.3%;并根据优化结果,模拟建设了大型碳复合中空纤维膜太阳能淡化水系统,推算出系统在800W/m2下稳定工作8小时,日均产水量理论上可达64L和70L,满足一个三口之家的日常生活用水需求。对膜组件进行了循环重复实验,评估了复合膜组件的循环性能和耐久性。