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東北大學田野團隊 MTS：用于大氣集水的水凝膠和水凝膠衍生物

2024-02-08 來源：高分子科技

水資源短缺已經成為世界性難題，因此，大氣集水（atmospheric water harvesting, AWH）逐漸受到人們關注。基于吸附的AWH使用具有特定物理和化學結構的材料自主吸收水分，并利用熱量完成高效的水釋放。在所有這些材料中，水凝膠表現出獨特的吸附和解吸效率，加上其無毒、價格低廉且易于獲得的特性，使其在AWH方面前景廣闊。近年來，基于水凝膠及其衍生物的AWH取得了許多鼓舞人心的進展。然而，在調整孔隙率、材料構象和系統架構等方面仍有很大的改進空間。因此，總結相關領域的研究和技術對AWH的完善和發展至關重要。

近期，東北大學醫學與生物信息工程學院田野團隊系統性地綜述了水凝膠和水凝膠衍生物在大氣集水（atmospheric water harvesting, AWH）領域中的最新進展。首先，本綜述全面地總結和分析了常用材料、制備方法、吸附機理和動力學以及水收集過程。此外，本綜述還討論了水收集裝置的合理設計以及AWH系統的評估。最后，本綜述指出了基于水凝膠及其衍生物的AWH的未來發展方向。這篇綜述為AWH吸濕復合水凝膠提供了獨特的視角，并對其效率和實用性進行了全面的評估。此外，它為水收集的進一步研究提供了豐富的指導，同時有利于水凈化、海水淡化、能量收集、濕度傳感器和除濕等類似應用。

圖1 全球水資源短缺狀況

圖2 基于水凝膠及其衍生物的AWH關鍵特征

圖3 基于水凝膠及其衍生物的AWH常用材料

圖4 水凝膠及其衍生物的特殊加工處理

圖5 基于水凝膠及其衍生物AWH的吸水行為

圖6 用于AWH解吸的光熱轉換

圖7 熱響應水凝膠的解吸

圖8 AWH收集裝置

圖9 基于水凝膠及其衍生物AWH的合理設計

該研究工作以“Hydrogels and hydrogel derivatives for atmospheric water harvesting”為題發表在國際學術期刊《Materials Today Sustainability》（影響因子7.8，文章DOI：10.1016/j.mtsust.2024.100693）。東北大學醫工學院碩士研究生呂桐和韓藝軒為論文共同第一作者，東北大學醫工學院田野副教授為論文通訊作者。

原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.mtsust.2024.100693

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（責任編輯：xu）

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