本发明聚合物材料技术领域，具体涉及一种超高分子量聚乙烯/纳米填料多孔膜、其制备方法和用途。本发明的超高分子量聚乙烯/纳米填料多孔膜按照如下方法制备得到的：将改性或未改性的超高分子量聚乙烯和纳米填料进行球磨，得到混合物料；将超高分子量聚乙烯、混合物料和稀释剂混合，进行层叠复合挤出成型；所述层叠复合挤出成型的过程包括熔融、流道内层叠复合和双向拉伸；牵引冷却，或牵引冷却后进行同步或异步双轴拉伸得到超高分子量聚乙烯凝胶膜；用溶剂除去稀释剂，即得。本发明的多孔膜可进一步制成光热多孔分离膜，其具有纳米填料的分散效果很好、孔径分布均匀的优点，能够实现高效太阳能驱动光热蒸发浓缩，具有很好的应用前景。