随着社会发展,淡水资源愈发匮乏,水资源短缺已成为全球各国需要共同面对的巨大挑战。近年来太阳能光热海水淡化成为被广泛研究的对象,其中界面太阳能-蒸汽器件由于其便携、自驱动、低碳环保及高的水蒸发率等特点,有望在海水淡化、分馏、灭菌领域拥有广阔的应用前景而引起科学界广泛关注。尽管界面太阳能-蒸汽器件具有很多潜在优势,但光热材料成本高（例如贵金属、氧化石墨烯）,且可能并需要进行复杂的处理,使得大规模生产应用受到阻碍;此外,其器件存在稳定性差、结盐结垢、寿命不长等问题,已严重影响其实际应用。道法自然,动植物结构呈现的多层次、多维度、多组元的有序性分级孔结构构造,能有效提高材料的光吸收、大大降低光折射率和反射率,满足光热材料的设计要求。其次,动植物的多孔网络分层结构,提高蒸腾作用的毛细管作用力,实现水的快速运输。此外,植物的组织成分,比如木质素、纤维素等具有较低的热导率,能有效地降低热的损失。因此,通过动植物仿生设计,制备太阳能蒸发器件成为一大热点领域。据此,本文中我们利用简单便捷的方法制备了仿生海胆壳太阳能蒸发器（PSUS-STG）和三维低挠曲度仿生天然海绵太阳能蒸发器（MSM-STG）。基于海胆壳本身具有的连续分级多孔结构,以原位生长的聚多巴胺作为光热材料制备的PSUS-STG,具有优异的机械附着性能、吸光性能和光热转化性能,研究证明在3.5 wt%模拟海水溶液,一个太阳光照下可以达到1.34 kg·m-2·h-1的蒸发速率和91.9%的光热转化效率。此外,通过利用海胆壳本身的类半球形进行全角度光热蒸发实验,发现PSUS-STG具有全天候高效光热海水淡化的潜力,经PSUS-STG淡化后的水满足WHO饮用标准。PSUS-STG利用废弃海胆壳作为原料,不但实现了固废资源的再利用,减轻环境污染压力,也提供了实用的海水淡化解决方案。基于MoS2纳米花作为光热材料,三聚氰胺海绵作为结构骨架,利用海藻酸钠作为粘附剂的MSM-STG太阳能光热蒸发器具有良好的机械性能:（1）三聚氰胺海绵致密多孔的三维网格结构体系,即使在50%压缩形变的条件下循环压缩1000次,MSM-STG骨架也没有明显坍塌;（2）归因于海藻酸钠水凝胶将MoS2纳米花牢靠地包覆在海绵骨架上,MSM-STG放于天然海水中冲刷30天材料没有发生明显改变。同时,MoS2纳米花的半导体等离子体增强使光吸收至近红外区,提高了吸光性能,其在200-2000 nm的太阳光照下实现92.3%的高吸光率。三聚氰胺海绵的致密多孔的三维网络结构体系和海藻酸钠的复合,大大降低了水的蒸发焓,提高了水的输运能力,表现出优异的光热蒸发性能和光热转化率,其在3.5 wt%模拟海水溶液,一个太阳光照下的蒸发速率可达1.92 kg·m-2·h-1,并实现了90.0%的光热转化效率,蒸发后的水也满足WHO饮用标准。此外,为了解决高浓度盐水中太阳能蒸发器易结盐的问题,针对高浓度盐水光热蒸发实验中出现的马拉戈尼效应,通过多水通道+阵列竖直通孔+与水隔离的装置设计以提升器件的耐久性和解决表面盐结垢问题:（1）多水通道保证供水充分;（2）阵列竖直通孔促进了盐离子的传输和对流,防止盐结晶沉积在表面;（3）利用与水隔开的方式阻止了从水通道边缘盐结晶析出至材料表面。实验表明,自上而下的设计使MSM-STG在20 wt%模拟海水中连续蒸发100 h后表面无结垢,蒸发速率仅仅降低5.7%。最后,研究证明MSM-STG也能应用于含有重金属离子和有机小分子染料的废水处理,MSM-STG在海绵基材光热太阳能蒸发器在制备规模、成本、光热蒸发性能上位居世界前1%,具备规模化潜力。