随着全球人口的不断增加和水污染的日益严重，淡水资源短缺成为一个严重的问题。太阳能界面蒸发是一种环境友好型清洁能源技术，可以有效缓解全球水资源短缺问题。然而，有两个因素严重制约了太阳能蒸发器的发展。首先，由于阳光强度的限制，水的蒸发速率受到限制。如果有其他能源来协助产生更多的热量，水蒸发速率可以显著提高。其次，现有的绝大多数蒸发器只能在强光条件下产生蒸汽，在太阳辐射较弱的多雨或多云自然环境下，蒸发器不能持续高效地产生水蒸气。为了解决上述问题，引入电能，利用电流通过导体产生的热量(电热)与光热效应协同工作，提高蒸发速率，并且适用于全天候条件。

图1.芳纶基气凝胶蒸发器的制备过程

本文报道了一种集成气凝胶蒸汽产生系统，该系统是利用两种具有高导电性的吸光材料通过光热和电热协同效应来提高蒸发速率。选用芳纶纳米纤维(ANF)作为气凝胶蒸发器的基体材料，该纤维具有良好的润湿性和较低的导热系数，具有传递水分和减少热损失的作用。选用碳纳米管(CNTs)和导电聚合物聚吡咯(PPy)作为光热和焦耳加热材料，它们都具有良好的宽带吸收能力和光热转换性能。通过冷冻干燥法制备了具有三维多孔网络结构的ANF/CNT气凝胶蒸发器，然后在ANF/CNT气凝胶骨架上原位聚合PPy，得到ANF/CNT/PPy气凝胶蒸发器。由于气凝胶的超高比表面积，碳纳米管和原位聚合形成的致密PPy层在单位面积上具有优异的捕光性能，可以捕捉更多太阳能。CNT与PPy形成的多重导电网络可以有效提高导电率，改善焦耳加热效果。此外，水很容易通过气凝胶的孔隙由氢键和毛细管力作用吸收并输送到蒸发器表面。ANF/CNT/PPy蒸发器在仅利用太阳能的情况下蒸汽产生速率高达2.81 kg m-2 h-1，在输入电压为5 V的情况下，利用光-电-热效应蒸发速率可达4.71 kg m-2 h-1。该气凝胶蒸发器还表现出优异的耐盐性和染料废水处理性能。本工作为制备高效全天候水蒸发器提供了一种新的策略。