MIT開發(fā)的含鹽水凝膠可以從空氣中吸水 即使在沙漠條件下也能吸水
研究人員創(chuàng)造了一種超吸水性水凝膠，即使在沙漠條件下，它也能比以前報道的材料更大量地從空氣中吸收水分。 這種新材料為創(chuàng)造一種有效、可持續(xù)的方法來解決水資源短缺這一重要問題打開了大門。
水是人類生存、能源、糧食生產和健康生態(tài)系統(tǒng)的關鍵。 與此同時，由于環(huán)境條件的變化，氣候變化增加了維持全球水和能源供應的負擔。 據聯合國兒童基金會稱，世界上近三分之二的人口每年至少有一個月經歷嚴重缺水。
在尋找能夠收集水的創(chuàng)新材料時，能夠從空氣中吸收水分的水凝膠 - 吸濕水凝膠引起了研究人員的注意。 為了在各種環(huán)境情況下有效和可用，這些水凝膠需要低成本、可擴展和可持續(xù)，并提供高度的水蒸氣吸收。
(資料圖片)
麻省理工學院的研究人員開發(fā)出一種超吸水性水凝膠，即使在類似沙漠的條件下也能滿足所有這些要求。 這種材料吸收能力的關鍵是在水凝膠中加入一種特殊的鹽，即氯化鋰。
在閱讀了其他使用水凝膠和鹽的混合物的研究后，研究人員決定使用高度吸濕的氯化鋰。 它能夠吸收超過其質量 10 倍的水分。 但它需要一種材料來容納從空氣中收集的鹽分中的水分。 這就是水凝膠的用武之地。
“這是兩全其美的做法，”該研究的主要作者古斯塔夫·格雷伯 (Gustav Graeber) 說。 “水凝膠可以儲存大量的水，鹽可以捕獲大量的水蒸氣。 所以你很想把兩者結合起來是很直觀的?！?/p>
研究人員通過將水凝膠圓盤滴入含有不同濃度氯化鋰鹽的溶液中進行實驗。 每天他們都會稱重，以查看水凝膠中注入了多少鹽。 浸泡 30 天后，研究人員發(fā)現水凝膠每克凝膠吸收了 0.8 盎司（24 克）的鹽。 先前的研究已經實現了 0.2 盎司（6 克）的鹽吸收，但水凝膠在鹽溶液中的停留時間并沒有那么長。
在各種濕度條件下測試了載鹽水凝膠。 研究人員發(fā)現，在 30%、50% 和 70% 的濕度范圍內，水凝膠吸收水分而不會滲漏。 據研究人員稱，即使在 30% 的相對濕度（低于沙漠夜間的濕度）下，水凝膠每克材料也能吸收 0.06 盎司（1.79 克）的水，比之前測試的水凝膠多 15%。 水可以被加熱、冷凝并收集為超純水。
“夜間的任何沙漠都會有那么低的相對濕度，因此可以想象，這種材料可以在沙漠中產生水，”該研究的合著者之一卡洛斯·迪亞茲-馬林說。
研究人員面臨的下一個挑戰(zhàn)是加快吸水過程?！白畲蟮?、意想不到的驚喜是，通過這種簡單的方法，我們能夠獲得迄今為止報道的最高蒸汽吸收量，”Graeber 說。 “現在，主要關注點將是動力學以及我們能讓材料吸收水分的速度。 這將使您能夠非常快速地循環(huán)使用這種材料，這樣您就可以一天收集 24 次水，而不是每天一次回收水?！?/p>
因為它可以快速、大規(guī)模地制造，除了作為一種有效的水收集器之外，研究人員正在考慮他們的咸水凝膠的其他應用。
“我們一直與應用無關，因為我們主要關注材料的基本特性，”Díaz-Marín 說。 “但現在我們正在探索截然不同的問題，例如如何提高空調效率以及如何收集水。 這種材料由于其低成本和高性能，具有巨大的潛力?！?/p>
該研究發(fā)表在《先進材料》雜志上。
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