工程师研发出超吸水水凝胶，可从沙漠空气中吸收水分

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研究人员创造了一种超吸水性水凝胶，即使在沙漠条件下，它也能比以前报道的材料更大量地从空气中吸收水分。 这种新材料为创造一种有效、可持续的方法来解决水资源短缺这一重要问题打开了大门。

水是人类生存、能源、粮食生产和健康生态系统的关键。 与此同时，由于环境条件的变化，气候变化增加了维持全球水和能源供应的负担。 据联合国儿童基金会称，世界上近三分之二的人口每年至少有一个月经历严重缺水。

在寻找能够收集水的创新材料时，能够从空气中吸收水分的水凝胶 - 吸湿水凝胶引起了研究人员的注意。 为了在各种环境情况下有效和可用，这些水凝胶需要低成本、可扩展和可持续，并提供高度的水蒸气吸收。

麻省理工学院的研究人员开发出一种超吸水性水凝胶，即使在类似沙漠的条件下也能满足所有这些要求。 这种材料吸收能力的关键是在水凝胶中加入一种特殊的盐，即氯化锂。

在阅读了其他使用水凝胶和盐的混合物的研究后，研究人员决定使用高度吸湿的氯化锂。 它能够吸收超过其质量 10 倍的水分。 但它需要一种材料来容纳从空气中收集的盐分中的水分。 这就是水凝胶的用武之地。

“这是两全其美的做法，”该研究的主要作者古斯塔夫·格雷伯 (Gustav Graeber) 说。 “水凝胶可以储存大量的水，盐可以捕获大量的水蒸气。 所以你很想把两者结合起来是很直观的。”

研究人员通过将水凝胶圆盘滴入含有不同浓度氯化锂盐的溶液中进行实验。 每天他们都会称重，以查看水凝胶中注入了多少盐。 浸泡 30 天后，研究人员发现水凝胶每克凝胶吸收了 0.8 盎司（24 克）的盐。 先前的研究已经实现了 0.2 盎司（6 克）的盐吸收，但水凝胶在盐溶液中的停留时间并没有那么长。

在各种湿度条件下测试了载盐水凝胶。 研究人员发现，在 30%、50% 和 70% 的湿度范围内，水凝胶吸收水分而不会渗漏。 据研究人员称，即使在 30% 的相对湿度（低于沙漠夜间的湿度）下，水凝胶每克材料也能吸收 0.06 盎司（1.79 克）的水，比之前测试的水凝胶多 15%。 水可以被加热、冷凝并收集为超纯水。

“夜间的任何沙漠都会有那么低的相对湿度，因此可以想象，这种材料可以在沙漠中产生水，”该研究的合著者之一卡洛斯·迪亚兹-马林说。

研究人员面临的下一个挑战是加快吸水过程。“最大的、意想不到的惊喜是，通过这种简单的方法，我们能够获得迄今为止报道的最高蒸汽吸收量，”Graeber 说。 “现在，主要关注点将是动力学以及我们能让材料吸收水分的速度。 这将使您能够非常快速地循环使用这种材料，这样您就可以一天收集 24 次水，而不是每天一次回收水。”

因为它可以快速、大规模地制造，除了作为一种有效的水收集器之外，研究人员正在考虑他们的咸水凝胶的其他应用。

“我们一直与应用无关，因为我们主要关注材料的基本特性，”Díaz-Marín 说。 “但现在我们正在探索截然不同的问题，例如如何提高空调效率以及如何收集水。 这种材料由于其低成本和高性能，具有巨大的潜力。”

该研究发表在《先进材料》杂志上。

本文到此结束，希望对大家有所帮助。