能源、水、糧食等是聯合國可持續發展目標的核心。目前，全球三分之二的人口每年至少有一個月面臨缺水境地；緊張的淡水資源還面臨污染，進一步加劇了危機。在各種水處理技術中，太陽能海水淡化的凈化程度最高、碳排放最低，備受關注，亦適用于偏遠地區。太陽能蒸發器上的鹽析出結晶，是當前的瓶頸問題之一。

為克服結鹽問題，學者們發展了多種技術，包括基于馬蘭戈尼效應來驅動對流以抵抗結鹽。盡管取得了很多進展，但仍存在一些挑戰。首先，馬蘭戈尼效應依賴于表面張力梯度，因此它與液氣界面的面積有關。如果液體的暴露表面面積小，則馬蘭戈尼流亦較弱。其次，濃度差和溫度差誘導的馬蘭戈尼流的作用力方向，有時候不一致，影響了抵抗結鹽效果。

近日，南京大學王學斌教授課題組聯合其合作者，制作了華夫格結構的太陽能蒸發器件（waffle-shaped solar evaporator，WSE），增強了馬蘭戈尼流，并實現了濃差和溫差驅動馬蘭戈尼流的協同，最終演示了長期穩定抵抗結鹽的真實海水淡化測試。

華夫格結構，包括脊骨、盆地（圖1）。在華夫格結構上進行海水蒸發時，由于其結構特點，會建立濃度梯度、溫度梯度：由于脊骨表面的蒸發速率高于盆地，同時熱量利用率也更高，因此，脊骨表面的鹽度高于盆地表面、脊骨表面的溫度低于盆地表面；由此，在脊骨的側壁上，建立了濃度梯度、溫度梯度，并且兩者產生了相同方向的表面張力梯度，引發了強烈的馬蘭戈尼流。該馬蘭戈尼流，從盆地流向脊骨方向，驅使較低濃度的體相海水流向脊骨，稀釋了脊骨表面的鹽度。換而言之，該馬蘭戈尼流的補償流，驅使高濃度海水從脊骨區域流向體相，從而避免了結鹽。

圖1：基于馬蘭戈尼效應以排鹽的WSE設計示意圖。（A）示意在鹽水蒸發過程中，傳統的平面蒸發器中的鹽分布；因為僅靠濃差擴散，排鹽效果較弱。白色斑點表示鹽的濃度，青色和橙色漸變分別指蒸汽梯度、溫度梯度。（B）示意WSE中的鹽分布。華夫格結構的額外設計的側壁，引入了表面張力梯度，引發了馬蘭戈尼流動（紅色和棕色箭頭）。藍色箭頭表示鹽分輸運。（C）界面光熱蒸汽產生裝置，其中以纖維素紙和聚苯乙烯泡沫作為供水和隔熱材料。