随着全球清洁水短缺问题日益严峻，海水淡化被视为可持续的解决方案之一。然而，在高纬度地区，强烈的紫外线辐射、极端温度循环和高盐腐蚀等环境因素对蒸发材料提出了严峻挑战。现有材料难以同时满足高效光热转换、环境耐受性和界面水传输的需求，尤其是在低温、高盐或强腐蚀条件下性能显著下降。氟聚合物虽具有优异的稳定性，但其疏水性限制了与水分子的相互作用，而多金属氧酸盐（POMs）虽具亲水性和光热协同效应，却缺乏在低温环境下的实际应用研究。

　　近日，济南大学颜梅教授、耿兵教授和中国石油集团渤海钻探工程有限公司Cui Guanghui合作开发出一种新型氟聚合物蒸发器，通过高内相乳液模板法将磷钼酸（PMA）嵌入多孔聚合物基体的分级微通道中。研究表明，PMA能破坏水分子间的氢键网络，使中间水比例增加133%，并促进双峰水簇的形成，从而将蒸发焓降低28%。结合碳纳米管增强的光吸收能力，该蒸发器在25°C和–3°C下分别实现了2.38 kg m⁻² h⁻¹和1.84 kg m⁻² h⁻¹的蒸发速率，光热效率高达93.3%，并在UV和盐雾环境中保持30天稳定性。该工作首次实现了在冰点环境下从低于零度的海水中持续蒸发淡水，为极端环境下的海水淡化提供了分子层面的解决方案。相关论文以“Phosphomolybdic Acid Induced Water Clusters Formation in Freezing Seawater: Enabling Ultra-Low Enthalpy and Efficient Solar Evaporation”为题，发表在Advanced Functional Materials上，论文第一作者为Yang Peize。

　　研究团队通过高内相乳液（HIPE）模板法成功制备了负载PMA、聚乙烯亚胺（PEI）和碳纳米管（CNTs）的多孔氟聚合物蒸发器（PMAFM-PEI/CNTs）。图1展示了该蒸发器的设计概念：以PMA水溶液为分散相，氟化单体为连续相，通过乳化、聚合、PEI亲水改性和CNTs喷涂等步骤构建具有光吸收、水传输和热隔离功能的复合蒸发系统。该设计不仅实现了PMA在疏水基体上的均匀分布，还有效保留了其光热转换特性。

　　图2通过SEM、TEM、XPS等技术对材料进行了系统表征。SEM图像显示蒸发器具有开放的孔结构（平均孔径4.8 μm），PMA均匀嵌入孔壁；TEM和HRTEM确认了PMA的晶格结构（晶面间距3.09 Å）；XRD谱图显示PMA特征峰位，表明其成功与聚合物结合；分子动力学模拟进一步揭示了PMA与氟聚合物通过静电作用和氢键形成稳定复合物。XPS分析证实了Mo⁵⁺/Mo⁶⁺混合价态的形成，增强了材料的光热转换能力。

　　图3展示了材料的化学结构、机械性能和热管理能力。XPS和FT-IR证实了PMA和PEI的成功引入；循环压缩测试表明材料具有优异的机械韧性；热导率测试显示PMAFM₇₄％-PEI在干态和湿态下分别为0.043和0.215 W m⁻¹ K⁻¹，具备良好的隔热性能。此外，材料在UV和盐雾环境中表现出30天的稳定性，远优于非氟化对照样品。

　　图5通过对比以往研究，突出了PMAFM-PEI/CNTs在机械稳定性和蒸发性能方面的优势。图6进一步通过低场NMR、Raman和DSC分析了水分子状态变化：PMA的引入显著提高了中间水比例（IW/FW从0.27升至0.63），降低了蒸发焓（从2221 J g⁻¹降至1390 J g⁻¹）。LiCl蒸发实验证实了水以簇状形式蒸发，冷凝水中Li⁺浓度显著升高。

　　图7通过分子动力学模拟揭示了蒸发机制：PMA与氟聚合物的复合系统在400 ps内蒸发水分子数达353个，比纯水系统（151个）提高133%。氢键数量和相互作用能分析表明，PMA破坏了自由水的氢键网络，促进了中间水的形成和低焓蒸发。

　　图8展示了室外脱盐和废水净化性能。蒸发器具备自清洁能力，能在60分钟内溶解表面盐分；在3°C室外环境中，蒸发速率达0.75 kg m⁻² h⁻¹；净化后的水质符合WHO和EPA饮用水标准，电阻值从80 kΩ提升至1.102 MΩ；对有机染料和抗生素的去除效果显著，展示了其在复杂水质处理中的潜力。

　　该研究通过分子工程策略成功设计了具有高效光热转换、低蒸发焓和优异环境稳定性的太阳能蒸发器，首次实现了在冰点环境下从海水中持续生产淡水。PMA诱导的水簇形成机制为低温下水分子活化提供了新思路，氟聚合物的引入则解决了极端环境下的材料耐久性问题。这项工作不仅推动了界面太阳能蒸发技术的发展，也为极地、高纬度地区及应急供水场景下的可持续淡水生产提供了可行的技术路径。