随着气候变化、人口增长和城市化进程加剧,全球清洁淡水资源的获取日益成为严峻挑战。传统水源逐渐枯竭,推动了对创新水资源收集技术的迫切需求。大气水收集(AWH)技术利用空气中丰富的水分,通过吸附-解吸过程生产饮用水,尤其吸附式AWH因其适应广泛气候条件而备受关注。然而,现有吸湿性聚合物凝胶(HPGs)虽具有高吸湿能力,却因高度交联的网络结构导致机械性能差、空气渗透性低、吸附动力学缓慢,限制了其在实际设备中的规模化应用。
近日,南京工业大学李海青、周嵬研究团队开发出一类新型大气水收集吸附剂——吸湿性两性离子织物(HZFs),通过表面引发原子转移自由基聚合(SI-ATRP)在棉织物上接枝无交联的两性离子聚(磺酸甜菜碱甲基丙烯酸酯,PSBMA)刷,并经LiCl负载制得。该材料不仅具备优异的机械柔韧性、鲁棒性和可扩展性,还在不同相对湿度(RH)下表现出卓越的吸湿性能,且有效缓解了“盐析效应”。基于此,研究者设计了一种新型AWH原型机,采用单层HZF进行大气吸湿,多层堆叠结构进行高效解水,户外实测日产量达4.2 L·m⁻²,显示出在各种气候条件下高效收集大气水的巨大潜力。相关论文以“ Hygroscopic Zwitterionic Fabrics for Sustainable Atmospheric Water Harvesting ”为题,发表在Advanced Functional Materials 上。
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