太阳能光热蒸发海水淡化技术具有环保、节能和低成本等优势,成为海水淡化领域的研究热点。现有太阳能光热界面蒸发器存在蒸发速率较低和盐积累等弊端,难以满足实际应用需求。因而,本论文通过对光热界面蒸发器的结构设计、制备和改性一体化研究,获得兼具高效海水淡化和抗盐沉积能力的三维光热界面蒸发系统,为太阳能光热海水淡化技术的应用提供理论依据。基于几何光学理论、辐射能量传递理论和传热学理论,采用虚拟仿真方法设计三维吸光体结构。以丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯三元共聚物（ASA）为原料,利用3D打印技术制备三维空心薄壁圆锥吸光体,以其内表面为吸光面,以包覆无尘纸的外表面为蒸发面,构建吸光面与蒸发面分离式三维圆锥光热蒸发器。研究3D打印工艺参数对吸光体光热响应和力学性能的影响规律,采用光热海水蒸发测试确定蒸发器结构与蒸发性能间的构效关系,探讨光热界面蒸发机制。结果表明,当打印温度、打印速度和打印层厚分别为240℃、30 mm s–1和0.10mm时,ASA吸光体可在120 s内达到稳态温度57.2℃,层间粘合强度和失稳载荷分别为10.56 MPa和128.18 N;当锥顶角为30°时,蒸发器具有最佳的海水蒸发性能,海水蒸发速率和光热转换效率分别为1.723 kg m–2 h–1和107.85%。这是由于30°顶角蒸发器锥内形成的狭窄空间增强太阳光在结构内的多重散射,使光吸收率提升至99.80%;吸光面与蒸发面空间分离,削弱水膜和蒸汽对光吸收的影响,提升光吸收稳定性;吸光面投影面积与实际蒸发面面积的比值低至0.27,可形成全冷蒸发,周围环境能量在温差驱动下以对流和辐射的形式被蒸发器吸收利用,协同提升海水蒸发性能。为取代蒸发面用无尘纸,提升热能利用率和海水蒸发性能,在ASA吸光体外表面原位生长聚乙烯亚胺-聚多巴胺（PEI-PDA）薄膜,获得PEI-PDA/ASA三维光热蒸发器。采用SEM和接触角测试等手段研究制备工艺对PEI-PDA修饰膜微形貌和润湿性的影响,评估海水蒸发性能,揭示光热界面蒸发增强机制。结果表明,当沉积时间为36 h时,PEI-PDA修饰膜具有均匀致密的纳米多孔结构,表面接触角接近0°;在168 h连续海水蒸发过程中,蒸发速率高达2.682kg m–2 h–1,相比于表面改性前提升55.66%。这是由于引入的氨基、羟基等极性基团可提升蒸发表面润湿性,降低固-液界面热阻,提升热利用率;PEI-PDA膜层纳米孔可缩小蒸发面液膜等效曲率半径,协同提升海水蒸发性能。以PEI-PDA/ASA为蒸发器,以改性的无尘纸为输水带,构建PEI-PDA/ASA三维光热蒸发系统,利用输水带的毛细作用将海水引至蒸发面顶端为光热蒸发供水。研究无尘纸的改性对不同盐度海水蒸发性能和抗盐沉积的影响,探究蒸发系统的长效服役稳定性,开展户外实验评估其在真实工况下的应用可行性。结果表明,当无尘纸表面长绒棉纤维的面铺设密度分别提高至8.25 g m–2和25.80 g m–2时,蒸发系统对真实黄海海水和20%Na Cl模拟高盐海水均表现出优异的抗盐沉积性能,在30天循环蒸发测试中,蒸发速率分别稳定在2.680 kg m–2 h–1和2.560 kg m–2 h–1。这是由于引入的长绒棉纤维可有效提升无尘纸供水能力,当供水量大于蒸发水量,过剩海水在重力作用下滴出蒸发面时,可移除蒸发面过剩盐分,抑制盐沉积,进而改善长效服役稳定性。在户外实际工况下,淡水收集速率可高达1.069 kg m–2 h–1,产水水质达到WHO、EPA和GB5749-2022规定的饮用水标准,展现出较好的实际应用潜力。