缠结网状水凝胶可实现快速大气水收集
2024-05-15 17:21:05
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导读 根据发表在《先进材料》上的一项研究,研究人员通过冷冻凝胶技术开发出了纠缠网状水凝胶(EMH),实现了快速大气水收集。淡水资源匮乏严重影...
根据发表在《先进材料》上的一项研究,研究人员通过冷冻凝胶技术开发出了纠缠网状水凝胶(EMH),实现了快速大气水收集。
淡水资源匮乏严重影响了经济发展和人类生活质量。基于吸附的大气水收集是缓解淡水短缺的一种有前景的解决方案。吸湿性盐水凝胶复合材料(HSHC)是具有代表性和理想的吸附剂。然而,缓慢的吸附/解吸动力学限制了基于吸附的大气水收集的性能增强和进一步应用。
为了解决这个问题,中国科学院(CAS)宁波材料技术与工程研究所(NIMTE)陈涛教授领导的研究人员与马克斯普朗克微结构物理研究所的研究人员合作,使用了一种冷冻凝胶法在 EMH 内设计稳定的大孔拓扑。与传统的HSHC水凝胶相比,所获得的EMHs具有优异的传质性能。
他们将吸湿性 LiCl 和光热氧化石墨烯薄片嵌入 EMH 中,实现了高性能吸湿性 EMH (HEMH),同时显着增强了吸湿性和太阳能驱动的水解吸动力学。
此外,基于所获得的 HEMH 开发了一种快速循环收集器原型,用于实用的太阳能驱动的基于吸附的大气水收集。在自然太阳光照下,收集器通过连续八次吸附/解吸循环记录了 2.85 L水kg吸附剂-1天-1的淡水产量,优于报道的基于水凝胶的吸附剂。
这种基于工程聚合物网络的策略也显示出极好的通用性,因为它可以扩展到 HSHC 中使用的其他水凝胶。
改善传质性能的通用网络工程方法在电池、催化、生物医学和其他新兴领域显示出巨大的应用潜力。
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