太阳能驱动界面蒸发（SDIE）是一种生态友好、可持续海水淡化技术。水凝胶具有吸水、保水能力，它在蒸发过程中起到传输水分的作用。然而，随着蒸发的持续进行，基于水凝胶的复合蒸发器会因吸水膨胀而发生形变。这不仅影响蒸发器的结构稳定性，更会导致其水传输能力逐渐减弱甚至失效，从而影响其在光热蒸发中的长期稳定性。

图1. MXene-CA/PAAm双网络水凝胶蒸发器制备过程的示意图

  为评估水凝胶蒸发器在经历反复吸水和失水循环后的性能表现，专门设计了一项脱水/再水化循环试验。在这一试验中，首先将水凝胶在60°C的温度下干燥12h，模拟其在蒸发过程中的失水状态。随后将其浸入水中并充分膨胀12h，以模拟其吸水过程。这一过程被定义为一个完整的脱水/再水化循环（图2a）。

图2. 脱水/水合循环测试：（a） 脱水/水合循环测试示意图，（b） SN-CA、SN-PAAm 和 DN-CA/PAAm 水凝胶脱水/再水合循环后的图像， SN-CA、SN-PAAm 和 DN-CA/PAAm 水凝胶的（c）质量和（d）相对含水量，（e） DN-CA/PAAm 水凝胶在 10 个脱水/再水化循环中的吸水能力

  为更深入探究DN-CA/PAAm水凝胶的性能，将其脱水/再水化试验延长到了10个周期。令人欣慰的是，即使经过10次循环，该水凝胶仍然能够保持其形状，并且恢复了66%的吸水能力（图2e）。这不仅证明了其卓越的结构稳定性，还检验了其吸水能力的持久性。值得一提的是，无论是在去离子水中还是在模拟海水中，DN-CA/PAAm水凝胶均表现出相似的性能，其在实际应用中具有巨大潜力。

图3. 长期光热蒸发性能：（a）MCH、MPH 和 MCPH 蒸发器在模拟海水中长期蒸发后的照片，（b）蒸发过程中弯曲角度和 M/M0 的变化，（c）在模拟海水中 360 小时的蒸发速率

  为量化评估蒸发器的性能，采用了两种主要监测手段。一是通过观察蒸发器的弯曲角度变化来评估凝胶的变形程度，二是通过监测质量变化来评估凝胶层的吸水能力。通过这些监测数据，可更加准确地测试蒸发器的稳定性。如图3b所示，MPH蒸发器的结构稳定性表现最差，其弯曲角度的变化最为明显。而图3c则揭示了MCPH蒸发器的长期稳定性优势。在长达360h的测试中，MCPH蒸发器的平均蒸发率达到了1.78 kg m^-2 h^-1，这明显优于MPH和MCH蒸发器。

  综上所述，全部研究结果表明，MCPH蒸发器在长期光热蒸发过程中展现出卓越的结构和蒸发稳定性。这不仅证实了MCPH蒸发器的耐用性，也为其在实际应用中的潜力提供了有力支持。

  原文链接：https://doi.org/10.1039/D4TA08803D