东华大学先进纤维材料国家重点实验室廖耀祖教授与孟楠副教授团队，联合四川大学与西部战区总医院，在高盐水环境中实现“水-盐-能”协同管理的新型纤维材料设计方面取得重要进展。本研究设计出一种仿生光热两性离子纤维膜系统，材料以聚丙烯腈（PAN）为基底，负载具有优异光热转换能力的卟啉基共轭微孔聚合物（PCP）与具离子调控能力的两性聚离子液体（PIL）。系统功能仿照天然水通道蛋白，通过构建极性选择性水通道，实现水分子快速通过并排斥盐离子，在高盐环境中长期稳定运行无结晶。相关性能测试表明，该纤维膜系统光热蒸发效率高达97.6%，蒸发速率为2.64kgm⁻²h⁻¹，显著优于现有同类结构。同时将其与热电模块集成，回收蒸发废热进行同步发电，输出电压可达184mV，最大功率密度1.5Wm⁻²，能够持续稳定点亮小型LED与驱动风扇等设备。该材料还兼具光诱导抗菌功能（~100%灭菌效率）与优异化学稳定性。

（图1 抗菌抗盐光热膜的功能仿生原理及海水淡化应用）

该成果以题为《Bioinspired Photothermal Zwitterionic Fibrous Membrane for High-Efficiency Solar Desalination and Electricity Generation》的论文，于2025年7月在线发表于国际期刊《自然·通讯》（Nature Communications 2025, 16, 6373.）。论文第一作者为东华大学博士生王玉珠，通讯作者为廖耀祖教授与孟楠副教授。

(图2 光热纤维膜的制备工艺及表征)

图2 展现了PCP/PIL@PAN-M纤维膜的制备工艺、SEM与TEM形貌、元素分布、水接触角测试、比表面积与热稳定性等特征，表明PCP和PIL在纳米纤维中均匀分布，显著提高了膜的亲水性、吸光率和结构稳定性，增强了整体蒸发性能。

(图3 光热蒸发性能及稳定性测试)

图3通过对比不同膜材料的表面温度、蒸发速率、光热转换效率与高盐浓度下性能表现，图中验证了PCP/PIL@PAN-M在1 sun照射下达到2.64 kgm⁻²h⁻¹的蒸发速率与97.6%的光热效率，且在20 wt%盐溶液中连续运行40小时无盐结晶，展现出优异的抗盐和运行稳定性。

(图4 海水淡化、杀菌性能及种子生长)

图4展示了PCP/PIL@PAN-M在真实东海海水和染料水中的净化表现，在光照下通过生成单线态氧以实现对金黄色葡萄球菌的抗菌能力。其产水符合WHO饮用水标准，保障膜长期运行安全性。

(图5 热电发电原理及电能回收利用)

图5展现了构建于PCP/PIL@PAN-M上的热电系统结构、工作原理及输出性能，在太阳照射下实现最大功率密度1.5Wm⁻²，能稳定点亮小灯泡、驱动风扇，体现了该系统在海水淡化过程中同时实现能源回收的潜力，为“水-能”耦合系统提供示范模型。

本研究为高盐水资源转化利用提供了高性能、多功能的新材料方案，适用于海岛供水、灾区应急、军事前沿等环境水处理场景，也为发展太阳能协同热电系统提供了材料基础。项目由国家自然科学基金、长江学者计划、中央高校基本科研业务费专项资金等共同资助。

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-61244-9