太阳光驱动水蒸发是净化水的一种简单而绿色的方法,然而利用太阳光驱动水蒸发的效率相当低,需要昂贵的光学聚焦系统提升其光热转化效率。最近,纳米材料使这项技术变成了现实,使其能够在普通环境中利用太阳光将吸光体局部加热,从而使水快速蒸发。利用纳米材料使太阳光驱动水蒸发,无需额外能量输入即可实现高效水蒸发,具有热损小、转化率高、结构灵活等特点,存在大规模应用地潜能。本论文成功制备了还原石墨烯海藻酸钙凝胶膜,利用海藻酸钙凝胶的多孔亲水结构,实现了水分子的自输运,同时将还原的石墨烯均匀分散在凝胶中,增加了入射光的吸收,将纯氧化石墨烯膜的吸光率从83.5%提升至90%。所制备的凝胶膜,其蒸发效率由纯氧化石墨烯膜60%,提升至77%。对于蒸发淡化后的蒸馏水,所含盐离子浓度远低于原模拟海水,均符合卫生饮用水离子浓度标准。经过对海水多次循环淡化测试,凝胶膜在清洗后均能恢复初始效率,凝胶膜的稳定性较好。在持续的海水淡化过程中,我们发现,由于盐结晶的出现,遮盖了蒸发膜的吸光面,并且堵塞了水分子的扩散通道,导致蒸发膜的蒸发效率迅速下降,通过清洗可恢复初始的蒸发效率。基于吸光薄膜对太阳光应具有热控制特征,我们考虑了薄膜多孔介质孔隙的迂曲分布以及大裂缝特征,基于多孔介质孔道满足分形标度和裂缝采用分叉结构,构建了双重多孔介质模型。针对所建模型,我们利用分形理论给出了双重多孔介质的有效热传导率表达形式,该表达式中不含有经验参数,变量均是双重介质结构参数,每一个参数都具有明确的物理意义。将所得到的结果与存在的实验数据进行比较,两者结果吻合的比较好。总而言之,太阳能驱动水蒸发是一个非常复杂的过程,既要考虑吸光体的吸光性能,也要考虑吸光体的吸水特征,还得关注吸光体的热绝缘性。本论文研究工作仅测试了一种材料的水蒸发性能,并关注了理想物理模型的热传导特性。然而,太阳能海水淡化不仅限于以上课题。不过,初步的研究结果为太阳能海水淡化提供了认识,对进一步深入研究提供了基础。