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【尋材問料】

近日，在江南大學(xué)教授付少海團(tuán)隊聯(lián)袂福州大學(xué)教授賴躍坤團(tuán)隊進(jìn)行的一項最新研究中，團(tuán)隊設(shè)計了一種核殼結(jié)構(gòu)的氣凝膠，通過對其結(jié)構(gòu)的親水、疏水性能的調(diào)節(jié)，可以選擇性地捕獲、釋放水分子，同時截留水汽中的鹽。該成果日前發(fā)表于國際期刊《物質(zhì)》。

水資源短缺給人類的生產(chǎn)生活帶來了巨大挑戰(zhàn)。因此，大氣水收集技術(shù)受到研究人員的廣泛關(guān)注，特別是對于干旱沙漠或少雨地區(qū)，大氣水收集成為獲取淡水的有效方法之一。

此次研究中，團(tuán)隊設(shè)計了一種特殊結(jié)構(gòu)的氣凝膠。“我們在氣凝膠的內(nèi)層添加了吸濕鹽氯化鋰，這種材料能直接從大氣中捕獲水分子。當(dāng)水分子在氣凝膠內(nèi)富集到一定程度時，會變成液態(tài)水。然而，氣凝膠內(nèi)部孔道的容積有限，隨著吸濕時間的增加，其內(nèi)部所捕獲的液態(tài)水易發(fā)生滲漏，并帶走一部分吸濕鹽，從而導(dǎo)致樣品的吸濕能力下降。為了防止吸濕鹽的滲漏，我們在氣凝膠的外層設(shè)計了一層由纖維素構(gòu)成的多孔疏水殼層。”論文共同通訊作者付少海告訴科技日報記者，通過陽光照射，氣凝膠外層的炭黑可以產(chǎn)生大量的熱量，把內(nèi)部的液態(tài)水轉(zhuǎn)化成水蒸氣釋放出來。再借助其他設(shè)備，就可以將水蒸氣轉(zhuǎn)化為淡水。

這款氣凝膠的關(guān)鍵在于多孔疏水殼層的孔徑大小。如果孔徑過小，水分子難以透過疏水殼層釋放出來；如果孔徑過大，則疏水殼層內(nèi)部的吸濕鹽會與其所捕獲的液態(tài)水一同滲漏出來。經(jīng)過計算，疏水層孔徑在57納米至1490微米之間時，氣態(tài)的水分子可以順利穿過疏水殼層，且疏水殼層內(nèi)部的液態(tài)水不會發(fā)生滲漏。

“我們希望能將這種氣凝膠應(yīng)用到我國的干旱少雨地區(qū)。這些地區(qū)夜晚氣溫低、空氣濕度相對較大，可以將空氣中的水分子捕獲到氣凝膠中；而白天則可以利用太陽照射，從氣凝膠中提取淡水。這些淡水可以用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)灌溉，也可以嘗試用在城市農(nóng)場里。不過，目前這還只是暢想，如果想產(chǎn)業(yè)化，還有一段很長的路要走。”付少海說。（金鳳）

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