光热转换材料用于产生蒸汽，可用于发电、灭菌，解决水污染、海水淡化、能源短缺等关键问题。其中最核心的环节是选择合适的光热转换材料，将光能高效的转变为蒸汽所需的热能。本文介绍了不同材料的光热转换机理，综述了近年来光热转换材料用于产生蒸汽的研究和设计，阐述了光热转换体系未来的研究发展趋势，对光热转换材料用于蒸汽产生的理解和发展具有重要的总结和指导意义。

1 概述

如今，全球都面临环境污染、水污染、能源短缺等问题，这些问题使得低成本、高效的开发、利用新能源和环保能源成为迫切需求。太阳能对人类而言是取之不尽用之不竭的，利用太阳能产生蒸汽可用于污水处理、海水淡化、蒸汽发电等众多领域，而且太阳能已经被应用于光伏、光催化等众多产业，是可以部分替代传统化石燃料的理想能源。

目前，产业化利用太阳能产生蒸汽主要依靠太阳光对水体直接辐照，水体吸收光能转变为热能并产生蒸汽。此过程伴随着各种能量损耗和能量散失，转换效率极低，往往需要各种光汇聚和真空辅助设备，这样不仅增加转换成本，降低了效益。因此，开发低成本、高效的光热转换系统具有极大的经济效益和社会效益。

目前对光热转换材料的研究，主要集中在纳米流体和水气界面材料。纳米流体是指将光热颗粒材料，如金纳米颗粒（Au nanoparticle，AuNP），分散在水中，通过光热转换对水体加热产生蒸汽；水气界面材料是指二维或三维的光热材料，可以自漂浮在水气界面，通过光热转换对材料表面的水层加热产生蒸汽。不论是纳米流体，还是水气界面材料，负责实现光热转换功能的材料，主要包括金属材料、碳材料和半导体材料3种。它们有着不同的工作机理和特点，对其研究也较为深入。

本文沿着纳米流体——二维水气界面材料——三维水气界面材料的脉络，综述了光热转换材料用于产生蒸汽的全面研究进展，介绍了不同材料的光热转换原理、光热转换效率和光热转换影响因素，阐述了光热转换材料的发展趋势，对全面理解光热转换材料用于蒸汽产生有重要意义。

2 光热转换机理

2.1光热转换原理

金属材料具有许多用于热转换的可移动电子，具有独特的等离子体共振效应，是金属结构上发生的独特现象。当入射光的频率与金属中离域电子震荡频率相匹配时，电子会被集体激发产生共振，振动的电子由于阻尼作用将动能转变为热能，局部热量升高，通过热传导实现金属材料温度升高并向周围扩散。

碳材料主要包括sp2和sp3杂化，具有密度高且疏松π电子云，能级非常接近，具有较宽的可见光吸收范围，可见光中绝大部分能量的光子都能被电子吸收从而使本身处于激发态；激发态的电子回落至基态时放出热量，从而使局部温度升高，并向周围的材料和环境扩散。

传统的半导体材料能隙较宽，需要吸收能量较高的入射光，如紫外光，才能将电子激发，并在回落至基态过程中放出热量（图1）。随着半导体材料研究不断深入，具有窄能隙的黑色半导体材料不断被发现，如黑色的二氧化钛（TiO2）和三氧化二钛（Ti2O3）等，吸收可见光即可以激发电子放热，大大拓展了半导体材料在光热转换中的应用。

图1 新型具有窄能隙的半导体材料（a）与传统半导体材料（b）中能级跃迁示意图

Heat 放热

2.2光热转换效率

在光热转换的效率计算中，涉及到以下几个概念和计算公式：

首先，水蒸发速率∆ m：

其中，m是光热转换过程中水的蒸发质量；A是光热材料的表面积；t是时间，所以∆ m的单位是kg/（m2·h）。

其次是2个效率的计算，首先是光热转换过程中的蒸汽转换效率η蒸汽：

其中，∆ m是水蒸发速率，h是在标准大气压下水蒸发需要的潜热（2.257kJ/kg），Q是入射光的光强，A是接受光照的表面积，η蒸汽是百分比的形式，是计算光热转换产生蒸汽最常用、最直观的形式，能直观反映光能最终转变为蒸汽的效率。

最后是总的光热转换效率η总：

总的光热转换效率包括蒸汽转换效率η蒸汽和水体吸收光照升温η水体两部分组成。其中，C是水的比热容，m是水体质量，∆ T 是水体升高的温度。总的光热转换效率η总常用于纳米流体等非界面材料效率计算。

2.3 影响光热转换的因素

影响光热转换效率的因素主要有3个方面。

第一，材料的光吸收范围和光热性能。材料光吸收范围越大，光热性能越好，则光热转换效率越高。最典型的是传统半导体材料和具有窄能隙的黑色半导体材料，如传统TiO2和黑色的TiO2与Ti2O3之间的对比。传统的白色TiO2具有较宽能隙，一般大于3eV，只能受紫外光激发进行光热转换；而逐渐发展而来的TiO2与Ti2O3通过掺杂的方式，大大缩窄了能隙宽度，可至0.1eV，材料的颜色也受掺杂和氧含量影响改变，可实现由白色向黑色的转变，可见光即能对其电子实现激发，从而产生热效应。

第二，隔热性能。二维水气界面材料向三维水气界面材料的发展，主要受隔热性能的影响。二维材料较薄，难以达到良好隔热效果；三维材料是将二维材料制作成三维体材料，或者在二维材料基础上外加低导热系数的隔热材料，较二维材料有更好的隔热效果，可以提高光热转换效率。

第三，水的运输通路。对二维水气界面材料而言，通过控制材料的密度和材料表面的亲疏水性，使材料漂浮在水气界面，并能够维持表层始终有较薄的水层与光热材料的加热区直接接触；而对三维体系而言，大都需要通过微通路、微管道，利用毛细作用实现水自下而上的运输，水是否能够有效的及时运输，是否能够与光热材料的加热区直接、及时的接触，这些都会对体系的转换效率产生较大影响。

3 光热材料研究进展

3.1 非界面材料

光热材料用于蒸汽产生的研究，其加热方式起始于对整个水体进行加热，从而产生水蒸气。这种方式最贴近生活应用，比如应用较大体积的铜板进行光热转换。由于铜板无法维持在水—气界面，所以沉入水体底部，利用等离子体共振效应产生的热量对整个水体进行加热。Fan等为提高转换效率，用激光处理铜板表面，使其具有花椰菜状的形貌，赋予铜板吸收更宽波长和更大角度入射光的能力，在1kW/m2光强下实现了η蒸汽=60%的蒸汽转换效率。

在早期的非界面材料研究中，对纳米流体的研究是最广泛的。其中最典型的，将贵金属纳米颗粒分散在水溶液中，通过贵金属颗粒等离子体共振效应进行光热转换，实现对水体的加热。如Wang等将AuNP分散在水溶液中，在10kW/m2的太阳光强下实现η总=65%的转换效率；Amjad等在AuNP纳米流体280sun（1标准太阳光强=1kW/m2）下实现了η总=95%的转换效率。除贵金属颗粒外，碳材料也被应用于纳米流体的研究，如炭黑、碳纳米管、石墨烯等等。Ni等在2015年发表在Nano Energy中的一项研究，比较分析了炭黑、石墨化炭黑和石墨烯3种纳米流体光热转换的表现。在10sun下，石墨烯和石墨化炭黑表现出了η蒸汽=69%的转换效率，而炭黑的效率则稍低。此外，这篇文章中还提出了比较新颖的纳米流体结构设计（图2）。在具有2个同心圆结构的圆管中，中间部分是用于产热的纳米流体，外部是负责减少热量散失的凝胶，纳米流体产生的热量通过热电偶输送到水体中。相较简单的将纳米颗粒分散在水中，这种设计表现出更好的可操作性。

图2（a）光热设计结构图（b）纳米流体容器图，由纳米流体、凝胶和热电偶组成

Fu等人同时应用贵金属颗粒和碳材料，将AuNP分散在氧化石墨烯（GO）的水溶液中形成纳米流体，在16.77sun下实现了η蒸汽=59.2%的转换效率，水蒸发速率19.8kg/(m2h)。当纳米流体应用于污水处理时，纳米颗粒无法收集、取出，可能会产生二次污染；当应用于海水淡化时，海水饱和后，纳米粒子无法收集会限制循环、便捷的使用，于是衍生出对磁性纳米流体的研究。Shi等用碳纳米管修饰四氧化三铁（Fe3O4）纳米粒子，得到磁性Fe3O4@CNT纳米颗粒。在10sun下，含有0.5g/L Fe3O4@CNT的纳米流体实现η蒸汽=60.3%的转换效率；类似的，Wang用还原氧化石墨烯（rGO）对Fe3O4进行修饰，在1kW/m2的辐照下实现η蒸汽=70%的转化效率，且以上2项研究都可以通过外加磁场对纳米颗粒进行回收。Hogan等发现之所以纳米流体在远低于液体沸点时依然能产生蒸汽，是由于分散的纳米颗粒光散射介导的集体效应，可以减少入射光向水体深处的渗透，从而使入射光保持较短光程，实现纳米流体表面部分温度升高。传统纳米流体由于对整个水体进行加热，使蒸汽产生效率严重受限。在对水体加热过程中，真正对产生蒸汽有贡献的热量集中在溶液表层，实现对表层溶液的集中加热，理论上可以得到较高的η蒸汽效率。基于此，Zhao等在AuNP纳米流体中特意加入聚苯乙烯纳米颗粒作为散射体系，实现纳米流体中加热体系和散射体系的分离，研究这种体系对水体表层加热的影响。这种对表层水集中局部加热的研究发展思路，使得水—气界面材料应运而生。

3.2水—气界面材料

传统的光热转换材料，如贵金属和碳材料，应用于纳米流体实现对整个水体的加热，蒸汽产生效率低，且纳米粒子二次污染和循环利用限制其应用。水—气界面材料的产生，起源于希望将光热转换的热量集中于水体表层，实现高效利用热量产生水蒸气。水—气界面材料的出现，不仅突破了纳米流体转换效率的局限，而且杜绝了二次污染，使循环利用更加可控。

3.2.1 二维水—气界面材料

Wang等在水气界面得到AuNP自组装薄膜，薄膜可以漂浮在水气界面，并在材料表层维持一层薄薄的水层。当水层受等离子体共振效应加热蒸发，薄膜下方的水可以通过毛细作用不断向上运输，维持AuNP薄膜表面的水层，并保持下方水体较低的温度；他们在532nm的激光光源下得到η蒸汽=44%的转换效率。Bae等以阳极氧化铝为模板，辅助以化学刻蚀的方法制备了有多种结构，包括沟槽（0～200nm）和微管道的黑色金薄膜。微槽结构使得薄膜可以吸收91%的来自400～2500nm波长的入射光，微管道则保证了水自下而上的输送，在20kW/m2的光强下实现了η蒸汽=57%的转换效率。同样是利用贵金属材料，上海交通大学邓涛团队在无尘纸上吸附AuNP，得到无尘纸作为基底的AuNP薄膜。无尘纸是纺织状的多孔亲水材料，具有较低的导热系数〔0.03~0.05 W/（m·K）〕，作为基底可以漂浮在水—气界面上，不断输送水到界面并减少热量散失，该材料在4.5kW/m2的光强下η蒸汽=77.8%。与之相似的研究，在滤纸基底上沉积AuNP，10kW/m2光强下η蒸汽最高可达85%，水蒸发速率11.8kg/(m2·h) 。对贵金属材料而言，利用纯粹的机械或化学方法制备特殊微纳形貌非常繁琐困难，利用仿生方法却可以直接制备具有特殊形貌的贵金属薄膜。比如以Troides helena蝴蝶翅膀为仿生模板制备的Au—CuS薄膜，在300~2500nm波长范围内可实现98%的光吸收，类似蝴蝶翅膀的亚微结构使薄膜具有减小光反射的能力，在近红外波段η蒸汽为30.56%，并使体系维持在较低的温度（小于60℃）；类似的，他们还制备了以Troides helena蝴蝶翅膀为仿生模板的碳化银薄膜，并研究了其红外光吸收表现。

碳材料用作二维水气界面材料也有广泛的研究，包括碳基底和碳涂层的界面材料。碳的涂层材料，如聚吡咯（Polypyrrole，PPy），已具备简单、成熟、可控的涂层工艺，材料本身拥有较宽的光波吸收能力，在多孔不锈钢薄膜表面沉积PPy，再用氟硅烷修饰以达到理想的疏水性，可使薄膜漂浮在水气界面，在1sun下蒸汽转换效率η蒸汽=58%，水蒸发速率0.92kg/（m2·h）。碳基底材料，如石墨烯基材料，拥有优越的光热应用能力，能耐受强酸、强碱等极端环境；利用GO溶液冷冻干燥得到GO气凝胶，经光还原得到石墨烯气凝胶，材料孔隙率高，隔热性能良好，在1 kW/m2和10 kW/m2的光强下η蒸汽分别为53.6%和82.7%；Wang等人以聚乙烯亚胺（Polyethyleneimine，PEI）作交联剂，将GO薄膜交联在混合纤维素酯（mixed cellulose seters，MCE）表面，得到GO—MCE双层结构，经抗坏血酸还原后转变为rGO（reduced graphene oxide，rGO）—MCE双层多孔薄膜，在1 kW/m2光强下蒸汽转换效率η蒸汽约60%，4 kW/m2光强下为71.8%。平面材料在接受光照时，会不可避免的产生5%~10%的光反射，所以垂直排列的石墨烯薄膜被制备出来（图3），具有类似黑体的能力，能尽量减小材料表面光反射损失。在这种垂直排列设计下，薄膜在1 kW/m2和4 kW/m2光强下η蒸汽可达86.5%和94.2%，水蒸发速率分别为1.62 kg/（m2·h）和6.25 kg/（m2·h），表现出优越的光热转换能力；相似的，垂直排列黑色碳纳米管在15sun下蒸汽转换效率达90%，可吸收99%可见光，展现出类似黑体的光吸收能力。

（a）GO分散在少量乙醇中；（b）在PTFE模具上冷冻干燥GO溶液；（c）将冷冻干燥后所得垂直排列GO薄膜热还换；（d）垂直排列石墨烯薄膜照片；（e—i）薄膜不同放大倍数下SEM照片

图3 垂直排列石墨烯薄膜制备及表征

半导体材料，比如钛，自然界中储备较丰富，且钛的氧化物由于具有光催化能力，已被广泛研究；但作为光热材料，钛的氧化物能隙较宽（约3.0eV），仅对紫外光波段具有吸收能力；近年来，具有更窄能隙的黑色钛氧化物不断被发现，也使其作为光热转换材料的研究不断深入；如带有牢笼结构的黑色TiO2薄膜，对入射光有诱捕作用（见表１）；4～10nm的孔径可实现水的运输，并使薄膜下水体维持较低温度，在1sun下蒸汽转换效率为70.9%[28]。Yi用黑色TiO2和Al粉末得到黑色无定型Al—Ti—O杂化薄膜，并以多孔聚偏氟乙烯（PVDF）薄膜作为载体支撑，可以漂浮在水气界面；黑色的Al—Ti—O结构光吸收能力覆盖太阳光谱的90.32%，在1sun下蒸汽转换效率为77.52%，水蒸发速率为1.24kg/（m2·h）。

表1 二维水气界面材料研究进展

３.2.2 三维水—气界面材料

二维水气界面材料以薄膜为主，漂浮在水气界面时，由于材料较薄，很难达到良好的减少热传递效果。制备三维材料或外加低导热系数的支撑体系，可以让材料漂浮在水气界面，三维体系的微管道是毛细运输通道，更重要的是可以有效减少热对流和热散失，提高蒸汽转换效率。

三维材料与二维相似，其光热转换材料主要包括金属、碳材料和半导体。金属材料等离子体共振效应表现出优越的光热转换能力，始终是研究的热点。利用冷冻干燥法制备细菌纤维素泡沫（bacterial nanocellulose，BNC），具有极高的孔隙率，能自漂浮在水气界面；用AuNP对BNC进行修饰，得到AuNP—BNC气凝胶，比单纯的BNC气凝胶和二维贵金属薄膜表现出更好的蒸汽转换效率，在808nm 51 kW/m2光强下蒸汽转换效率为76.3%[33]；相似的，修饰有不同粒径AuNP的Al2O3，孔隙率大于40%，可以自漂浮在水气界面并有良好的水运输，在400nm～10μm可见光和近红外波段表现出99%的光吸收，4 kW/m2光强下蒸汽转换效率可达90%；载有AuNP的滤纸，以具有微通路PDMS作为支撑材料，表现出良好的隔热作用，在10 kW/m2光强下蒸汽转换效率可达89%，在自然光（光强约0.9 kW/m2）照射下水蒸发速率可达0.97kg/（m2·h），自然条件下蒸汽转换效率最高可达79%，表现出良好的实际应用能力[35]。除AuNP外的其他金属材料也有一定的研究。如Hua将层状磷酸铜与PDMS结合，808nm 1 kW/m2光强下蒸汽转换效率为63.6%，光强在1～2 kW/m2范围内时水蒸发速率在1.13—1.85 kg/（m2·h）；Yao等制备出铋铟三硒包被的多孔镍泡沫合金材料（BilnSe3@NF），在1sun下水蒸发速率为0.83 kg/（m2·h），是没有材料状态下的2.5倍，合金材料能60天维持稳定工作。

在三维水气界面材料中，研究最为丰富的是碳材料，包括直接以碳材料作为基底和作为涂层的材料，普遍表现出相当好的蒸汽转换效率。以膨胀石墨作为光吸收层、碳泡沫作为支持材料组成的双层结构，具有极高的孔隙率，在10 kW/m2的光强下蒸汽转换效率可达85%[38]（图4）。

图4 （a）局部加热与温度分布示意图；（b）膨胀石墨/碳泡沫双层结构。双层结构都是亲水性的，以促进毛细作用下水从下而上的运输；（c）10kW/m2下膨胀石墨/碳泡沫双层结构产生蒸汽照片

石墨涂层的PDMS材料，内部具有三维的微管道，不依靠辅助设备的条件下，在1~50sun下可以产生100~156℃，100～525kPa的高压蒸汽，可用于发电、灭菌等，有可观的应用前景（图5）；具有连续孔径通路的石墨烯泡沫材料，由垂直排列的石墨烯阵列组成，对各角度的入射光有诱捕作用，在1~5 kW/m2的入射光强下蒸汽产生效率高达91.4%[39]。相较于大部分材料注重结构设计对蒸发效率的影响，Yang研究了亲水基团对蒸发效率的影响，发现亲水基团功能化的石墨烯在1sun下蒸发效率比化学还原氧化石墨烯提高了10%，认为是由于表面效应使材料更加亲水，毛细作用在表面形成更薄的水层，使蒸发效率更高，材料在3.6sun下可达81%的蒸汽转化效率；而Yu等人的研究则认为对蒸汽产生效率影响最大的是支撑材料底面的亲疏水性质，而表层光热转换材料的亲疏水性对蒸汽产生效率没有影响，亲水的底面可以提供更高、更稳定的蒸汽转化效率。Li等人将提升蒸汽转换效率的目标放在改善运输水路上，用纤维素薄膜作为二维水路，包裹聚苯乙烯（PS）泡沫，与GO薄膜构成光热转换体系，在1sun下蒸汽转换效率为80%；之后他们的一项工作中用市售的吸水棉棒作为运输水路，并将平整的GO薄膜折成伞状减少热量散失，与PS泡沫一并组成体系，在1sun下蒸汽转换效率提高至85%。应用rGO作为光热接收器与其他材料组成三维体系的研究也非常丰富。例如将rGO—无尘纸薄膜与多孔硅基绝缘体组成三维光热体系，在1sun下蒸汽转换效率最高可达89.7%，整个过程的平均蒸汽转换效率可达80.6%，表现相当稳定；将rGO—滤纸薄膜，水输送管道，隔热材料组合形成三维光热体系，在薄膜含有60mg rGO和1sun辐照下，体系的蒸汽转换效率为89.2%，与rGO—无尘纸体系效率非常接近；具有微管道的三维聚氨酯（PU）与rGO薄膜交联，组成三维体系，具有微管道的三维PU起到水输送和隔热的作用，体系在1sun和10sun下，蒸汽转换效率分别为65%和81%，水蒸发速率分别为0.9 kg/（m2·h）和11.24 kg/（m2·h）[46]；相似的，rGO薄膜与PS泡沫结合形成三维光热体系，1sun下蒸汽转换效率为83%，水蒸发速率为1.31 kg/（m2·h）；Hu等将GO，海藻酸钠（SA）和碳纳米管（CNT）共混后冷冻干燥，之后部分还原得到多孔的rGO—SA—CNT三维气凝胶，在1标准太阳光强下蒸汽转换效率为83%，水蒸发速率为1.662 kg/（m2·h）；同样是三维多孔气凝胶，Jiang等用生物化学、自组装和冷冻干燥的办法制备rGO—BNC三维气凝胶，在10sun下蒸汽转换效率为83%，水蒸发速率为11.8 kg/（m2·h）；在此之后，同样是这组研究人员，把聚多巴胺（polydopamine，PDA）颗粒，与PPy类似的具有良好的光吸收和光热转换能力的材料，装载在BNC泡沫中形成三维体系，分别在1和3sun下实现78%和82%的蒸汽转换效率，水蒸发速率分别为1.13 kg/（m2·h）和3.47 kg/（m2·h）。除此之外，还有让人眼前一亮的几项研究：沸石催化剂中形成的微孔焦炭，具有碳化表面和多孔结构，在2sun下实现了72%的蒸汽转换效率；Liu等在木材表面添加GO涂层，木材既具有良好的隔热作用〔导热系数约0.33W/（mK）〕，又能实现水由下而上的运输，由此得到具有双层结构的三维体系，在12 kW/m2的光强下实现了83%的蒸汽转换效率；同样使用木材作为基底材料，Xue等人用火焰处理木材的上表面达到碳化效果，在1 kW/m2光强下蒸汽转换效率为72%，3 kW/m2光强下效率可提升至81%，2种入射光强下水蒸发速率分别为1.05 kg/（m2·h）和3.46 kg/（m2·h）；南京大学朱嘉课题组则用蘑菇和碳化蘑菇作为光热转换材料，两者在1sun下蒸汽转换效率分别为62%和78%；这些研究利用天然材料实现了不错的光热转换效果，令人眼前一亮。

图5 （a）具有内部通路的石墨涂层PDMS概念图；（b）合成石墨涂层PDMS所需材料，包括PDMS盐水溶液，膨胀石墨，铝泡沫支架；（c）材料在光照下产生蒸汽

除贵金属和碳材料外，利用其它材料构建三维光热转换体系也有研究（表2）。比如利用陶瓷纤维棉和TiN颗粒构建的光热体系，在1sun下蒸汽转换效率可达80%；具有极窄能隙的Ti2O3（约0.1eV）纳米颗粒，可吸收绝大部分可见光，与细菌纤维素构建起三维光热体系，在1sun下蒸汽转换效率高达92%，水蒸发速率为1.32 kg/（m2·h），是半导体应用于光热转换的重大突破。

表2 三维水气界面材料研究进展

4 结语

本文阐述了光热转换材料的分类、工作机理、工作效率和影响因素，全面梳理了光热转换材料用于产生蒸汽的研究脉络和最新的研究进展。随着二维和三维水气界面材料的出现，表面局部加热的研究思路已经基本取代了纳米流体整体加热的思路设计[58]，成为研究的主流。从综述的研究现状来看，金属材料、碳材料和半导体材料中，较好的研究设计都能实现80%，甚至90%以上的蒸汽转换效率，更高的转换效率难以实现且没有太大意义，研究发展趋势正逐渐转变为对光热转换所产生的蒸汽进行应用以及集多种功能于一体的光热体系设计。比如将TiO2，AuNP，阳极氧化铝（anodized aluminum oxide，AAO）３种结构结合，达到光热转换产生水蒸气并光催化去除污染的能力；利用rGO薄膜吸附污染物的能力，使rGO无尘纸体系同时具有蒸汽产生和去除污染的能力；SiO2/Ag@TiO2壳核结构光热收集器，同时具有产生蒸汽和氢气的能力，高效利用光能得到水和清洁能源[61]；将载有碳纳米管的滤纸与市售离子交换薄膜结合起来，在1sun下不仅实现了75%的蒸汽转换效率，还利用材料表层水和下方水体的盐度差，额外实现了1W/m2的发电；应用rGO—PTFE（聚四氟乙烯）自漂浮薄膜在光下产生的高温蒸汽实现湿热灭菌；将AuNP薄膜用作光热马达，利用蒸汽推进材料在水气界面运动，可产生16.75mm/s的速度[64]。在光热体系蒸汽转换效率已相当高的背景下，这些集多种功能于一身的设计拓宽了光热转换产生水蒸气的单一思路，正逐渐成为该领域研究的发展趋势。

时至今日，光热转换材料的效率已相当可观，但光热转换体系用于产生蒸汽依然面临不少挑战。比如如何高效收集蒸汽，如何低成本制备大面积或大体积光热转换材料，如何维持光热转换材料长期稳定的工作，这些都是光热转换材料用于蒸汽产生产业化不可避免的问题。光热转换用于蒸汽产生，依然任重道远。