在全球能源需求持续攀升与生态环境挑战日益严峻的背景下，淡水资源与能源的短缺已成为亟待解决的紧迫问题。长期以来，太阳能的开发与利用被视为缓解全球水-能危机的关键路径之一。太阳能驱动的界面蒸发技术能够利用光热效应将海水转化为纯净水蒸气，而湿气发电技术则能捕获水汽-液相变过程中释放的化学势能并转化为电能。理论上，将二者整合于同一平台可实现淡水与电力的协同生产。然而，实际应用中面临两大核心挑战：一方面，光热材料在气-液界面局域化能量集中，导致水快速汽化而盐分滞留，且盐离子的反向扩散通量无法抵消蒸发通量，使界面盐浓度超过溶解度极限而引发结晶；另一方面，湿气发电中的水分梯度因自发扩散而迅速均质化，导致离子迁移驱动力衰减，无法维持长期发电。如何构建一种能同时应对盐沉积与输出衰减的多功能材料，成为领域内的技术难点。
受植物叶绿体类囊体膜中ATP合成酶利用离子梯度与水分梯度实现能量转导的启发，南京理工大学朱俊武教授、熊攀教授和悉尼科技大学汪国秀教授合作，成功设计出一种双梯度气凝胶。该材料通过非对称离子掺杂与亲水性差异，在单一结构中同时构建了离子梯度与水分梯度。实验表明，基于该气凝胶的水-电联产系统，其功率密度相较于均质气凝胶提升了324倍，并在高盐环境中稳定运行7天无盐沉积。户外阵列实验进一步验证了该系统在真实环境下同步产水产电的可行性。相关论文以“Bio-Inspired Dual-Gradient Aerogel Enables Sustainable Freshwater Production and Energy Harvesting”为题，发表在Advanced Materials上，为发展高效、自持的水-能协同生产技术开辟了新路径。
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