海水变淡水，不留一滴卤水：一块激光刻过的黑金属板

全球有约 22 亿人没有安全管理的饮用水。海水淡化是解法之一，但它自己带着一道尾巴：卤水。反渗透和热蒸馏都会产出一股高浓度盐水，排回海里会抬高局部盐度、拉低溶氧，在排放口附近形成对海洋生物不利的环境。

美国罗切斯特大学光学研究所的团队想把这个尾巴去掉。领衔的是光学与物理教授 Chunlei Guo，成果发表在 Light: Science & Applications。

图1：盐分被推向被动区，不堵住蒸发面

板子做了什么处理

核心材料是"黑金属"——用飞秒激光（一飞秒是千万亿分之一秒）在金属表面打出微纳结构。处理后的金属几乎吸收全部入射阳光，同时具备超铺展（superwicking）特性：水上去就迅速铺成薄薄一层，而不是聚成水珠。薄层加高效吸热，蒸发效率自然上去。

真正难的是盐怎么办。水蒸发了，盐留下，留在蒸发面上就会结壳，堵死水路，装置几个小时就废了。

真海水比实验室盐水难得多

很多太阳能脱盐的实验用的是"人造海水"——纯水加氯化钠。氯化钠结晶出来是疏松多孔的颗粒，水还能从缝隙里穿过，把盐重新溶掉，表面相当于自带清洁功能。

真实海水里除了氯化钠，还有镁、钙、硫酸根、碳酸根。这些成分结晶出来是致密坚硬的垢，跟淋浴喷头和烧水壶里那层水垢是同一类东西，只是浓度高了上百倍。一旦形成，水就走不动了。

图2：蒸发驱动的对流把颗粒带向边缘

借了咖啡环的力

团队的解法来自一个日常现象：咖啡洒在桌上干掉之后，会在边缘留下一圈深色环。液滴蒸发时内部会产生由中心向边缘的流动，把悬浮颗粒一路带到边界堆积。他们在黑金属上刻出微观沟槽，把这个效应放大，让正在结晶的盐顺着沟槽被推向板子两侧未做处理的"被动区"。

盐不在蒸发区停留，板子就不会结壳。团队用取自太平洋、大西洋和印度洋的真实海水做了测试，装置在产出淡水的同时保持了自清洁，盐被集中到被动区等待收集。

顺手还能回收锂

在另一项相关工作中，团队往沟槽里嵌入了钛酸氢纳米颗粒，用于从收集到的矿物混合物里选择性分离锂。用大盐湖的样品测试，回收了其中约一半的锂。锂是电动车和电子产品电池的关键材料，从海水中提取如果可行，能绕开传统锂矿开采的环境代价。

需要划清的边界：目前是概念验证阶段，装置尺寸不大，长期连续运行的稳定性、规模化后的效率都没有数据。Guo 认为设计本身是可放大的，但这属于研究者的判断，不是已经验证的结论。项目的资助方包括美国国家科学基金会、比尔及梅琳达·盖茨基金会和世界大学网络。

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来源：ScienceDaily（2026-09-16）；Light: Science & Applications，罗切斯特大学