太阳能蒸馏器作为一种清洁、环保、便携的海水淡化技术,近年来成为研究热点。目前的研究主要集中在水蒸发、水冷凝和蒸馏器结构三方面。微/纳米技术逐渐被用于改进这三方面的性能,并取得了较大进展。但是系统性结合这些技术的太阳能蒸馏器并不多,技术实用化进程缓慢。本文旨在结合最新微/纳米技术,设计并搭建基于炭黑纳米颗粒的太阳能蒸馏器样机并研究其性能。本文首先深入研究了影响太阳能蒸馏器效率的几个关键因素,包括水蒸发和水冷凝,并从理论上找出影响这两个方面效率的相关因素,用于指导太阳能蒸馏器样机的设计。然后结合热局域化原理和微/纳米技术设计了太阳能蒸馏器的蒸气发生器部件。蒸气发生器采用二维结构的孤立系统,将热量局域在蒸发层。为增加蒸发效率,蒸气发生器的蒸发表面被涂抹炭黑纳米颗粒。本文使用薄膜蒸发理论来解释该蒸气发生器是如何提升水体蒸发效率以及能量利用率。基于设计的蒸气发生器部件,进一步设计、改进并制作了太阳能蒸馏器样机。第一代为倾斜塑料（有机玻璃）装置,研究发现该材料冷凝效果较差、材料热稳定性和化学稳定性难以保证;并且该装置效率低,结构上也存在蒸发表面和蒸气容积不匹配问题。通过引入玻璃器皿,强化了冷凝效果、热稳定性和化学稳定性,使得样机效率得到明显提升。最后设计了弧面玻璃装置,该装置合理控制蒸发表面与蒸气空间比值,控制冷凝面倾角,合理分配冷凝表面以及蒸气空间,引入聚光装置,实现了光照160s目标介质沸腾的超预期效果。同时也指出了装置目前面临的问题,为进一步优化装置指明了方向。通过研究表明,基于炭黑纳米颗粒的太阳能蒸馏器样机设计,可以灵活借助现有的微/纳米制造和表面处理技术,实现低成本和简单模块化应用。该研究有助于推进太阳能蒸馏器性能的进一步提升和有效的实际应用。