随着人类社会的发展和淡水对日常生活的需求不断增加,淡水短缺已成为人类社会面临的最关键问题之一。太阳能界面蒸发作为一种新兴的水处理技术,不仅可以为缺水地区生产淡水,还可以高效的利用太阳能而不会破坏环境,近年来太阳能界面蒸发技术已受到学者们的广泛青睐。尽管在提高蒸发性能方面取得了巨大的进步,但是太阳能界面蒸发系统的大规模应用仍然受到材料制备工艺的复杂性和高成本的限制。因此迫切需要开发一种低成本、易于加工、且具有高效的光学吸收性能、足够的供水能力和高蒸发效率的太阳能界面蒸发系统。本文首先设计了一种用于太阳能界面蒸发的新型青砖-石墨烯3D倒圆锥结构。青砖具有独特热量管理和光吸收性能,通过在青砖上涂抹石墨烯制备了青砖-石墨烯新型蒸发器。研究发现青砖-石墨烯蒸发器具有导热系数低,供水能力强,光吸收性能高的特点;通过对不同浓度石墨烯层的测试结果得出9.6mg/m L石墨烯浓度的光热转换层是最合适的高效光吸收器。3D倒圆锥型蒸发器的光吸收效率达到97.3%。同时,3D倒圆锥蒸发器的设计减小了光吸收器与水之间的接触面积,有效地防止了热量的损失,并且光吸收层的温度进一步提高,蒸汽性能得以提升。结果证明新型3D倒圆锥形蒸发器的蒸发速率和效率在一个太阳光(一个太阳光=1kw·m^-2)下可高达1.21 kg·m^-2·h^-1和84%,且青砖-石墨烯蒸发器还拥有良好的耐用性和高效的净水能力。当科学家们常常把注意力集中在寻找优质的材料、高效的结构上,往往忽略了利用海底水的余热。本文接着开发了基于新型p DA-r GO-PTFE光热膜的界面蒸发系统,并将利用余热的膜蒸馏系统应用于新型太阳能界面蒸发系统中。实验首先通过物理沉积和化学反应制备了新型的p DA-r GO-PTFE光热膜,作为太阳能界面蒸发系统的蒸发器。该光热膜具有良好的亲水性和较高的光吸收性能。通过对不同浓度氧化石墨烯层的测试,得出p DA-r GO-PTFE膜中的光热层最佳浓度为20mg/m L,优异的p DA-r GO-PTFE膜在一个太阳光下的蒸发速率和蒸发效率分别可达1.45 kg·m^-2·h^-1和93.8%。此外,设计了新型太阳能界面蒸发和膜蒸馏耦合系统太阳房装置,在海水池侧壁添加膜蒸馏系统对余热加以利用,获得了额外的收获。在室外平均0.66个太阳光辐照下,新型太阳房的平均蒸发速率可达约1.10 kg·m^-2·h^-1,底部海水余热可增加0.71kg·m^-2·h^-1的膜渗透通量。同时还提供了大量的生活用水等附加产品。此外,新型太阳房具有良好的耐用性和脱盐能力,收集到的冷凝水离子截留率接近99.8%。因此,新型太阳房的设计思路将为解决水资源短缺、生活用水和未来太阳能界面蒸发的应用提供了新的借鉴。