东北大学田野团队 MTS：用于大气集水的水凝胶和水凝胶衍生物

2024-02-08 来源：高分子科技

水资源短缺已经成为世界性难题，因此，大气集水（atmospheric water harvesting, AWH）逐渐受到人们关注。基于吸附的AWH使用具有特定物理和化学结构的材料自主吸收水分，并利用热量完成高效的水释放。在所有这些材料中，水凝胶表现出独特的吸附和解吸效率，加上其无毒、价格低廉且易于获得的特性，使其在AWH方面前景广阔。近年来，基于水凝胶及其衍生物的AWH取得了许多鼓舞人心的进展。然而，在调整孔隙率、材料构象和系统架构等方面仍有很大的改进空间。因此，总结相关领域的研究和技术对AWH的完善和发展至关重要。

近期，东北大学医学与生物信息工程学院田野团队系统性地综述了水凝胶和水凝胶衍生物在大气集水（atmospheric water harvesting, AWH）领域中的最新进展。首先，本综述全面地总结和分析了常用材料、制备方法、吸附机理和动力学以及水收集过程。此外，本综述还讨论了水收集装置的合理设计以及AWH系统的评估。最后，本综述指出了基于水凝胶及其衍生物的AWH的未来发展方向。这篇综述为AWH吸湿复合水凝胶提供了独特的视角，并对其效率和实用性进行了全面的评估。此外，它为水收集的进一步研究提供了丰富的指导，同时有利于水净化、海水淡化、能量收集、湿度传感器和除湿等类似应用。

图1 全球水资源短缺状况

图2 基于水凝胶及其衍生物的AWH关键特征

图3 基于水凝胶及其衍生物的AWH常用材料

图4 水凝胶及其衍生物的特殊加工处理

图5 基于水凝胶及其衍生物AWH的吸水行为

图6 用于AWH解吸的光热转换

图7 热响应水凝胶的解吸

图8 AWH收集装置

图9 基于水凝胶及其衍生物AWH的合理设计

该研究工作以“Hydrogels and hydrogel derivatives for atmospheric water harvesting”为题发表在国际学术期刊《Materials Today Sustainability》（影响因子7.8，文章DOI：10.1016/j.mtsust.2024.100693）。东北大学医工学院硕士研究生吕桐和韩艺轩为论文共同第一作者，东北大学医工学院田野副教授为论文通讯作者。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.mtsust.2024.100693

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（责任编辑：xu）

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